translation missing: ru.general.livesearch.posts_pages_results_header

Посмотреть все результаты. (0)

Принципы аддитивной технологии замораживания воды

Принципы аддитивной технологии замораживания воды

Принципы аддитивной технологии замораживания воды для создания тонкостенных кристаллических структур льда Анализ и влияние параметров обледенения на толщину и прозрачность защитной ледяной структуры с целью разработки систем защиты от замерзания

Абстрактный:

Анализ изменения климата и мониторинг производственного цикла производства продуктов питания открытого грунта за последние 5 лет свидетельствуют о возникновении ранневесенних заморозков как явления, существенно влияющего на урожайность. Наступление заморозков чаще всего приводит к потере всего урожая предстоящего сезона, и даже страховка рода не покрывает всех потерь. Поэтому необходимо применять активные меры защиты и снижать риск производства пищевых продуктов. Одним из таких защитных мероприятий является система защиты от мороза (дождя), в основе которой лежит явление водной аномалии, когда при переходе воды из жидкого состояния в твердое выделяется энергия. Эта энергия используется для поддержания температуры цветка и молодых плодов в диапазоне от 0 до 2 °С. При такой защите насаждений над цветком и плодами образуется ледяная корка, температура которой 0°С. Этот лед защищает плантацию с эффектом иглы (идеальный изолятор). В современных системах защиты применяется технология создания полностью насыщенного воздуха (100% относительной влажности) в защищаемом микроклимате, что приводит к значительной экономии необходимого количества воды при защите, что исключает испарение и экономит энергию, необходимую для поддержания тонкостенного кристалла льда. структуры при 0°С. Дальнейшее развитие технологий требует динамической модели работы систем с переменной интенсивностью осадков в зависимости от текущих погодных условий. Причиной этого является необходимость сохранения кристаллической структуры льда (прозрачного льда) при оптимальном потреблении воды в течение всей ночи для обеспечения защиты плодов от отрицательных наружных температур. Параметрами, которые могут повлиять на кристаллическую структуру льда, являются температура, влажность, ветер и интенсивность капания воды с размером капель. Основной целью данного исследования является анализ влияния параметров замерзания воды на толщину и прозрачность защитной структуры льда. Полученные результаты послужат основой для разработки перспективного управления системой защиты от замерзания и разработки новых типов оросителей с переменной интенсивностью осадков.

 

Ключевые слова: 

изолятор, дождь, кристаллический лед, скрытое тепло, система защиты от замерзания, вода

 Qtech Zagreb Snijeg

 

Обзор предыдущих работ:

 

Системы орошения дождевой водой использовались в течение последних 50 лет в качестве систем защиты от замерзания, но не были коммерчески доступны для более широкого применения, поскольку сами по себе являются крупными потребителями воды и энергии. Транспортные мощности и необходимая мощность для работы системы (насоса) также недоступны среднему производителю продуктов питания. Обычные системы защиты от замерзания потребляют в среднем от 4 до 8 литров/м2 воды и используются в основном для защиты интенсивных яблоневых и грушевых садов. Это связано с тем, что при замерзании большого количества воды в течение длительного периода работы образуется толстый и тяжелый слой льда, вызывающий механические повреждения внутри насаждений. Отмечаются механические повреждения цветов и плодов и даже растрескивание веток под тяжестью льда. [1]. Изучение литературы не выявило анализа и влияния дождевых систем со 100% относительной влажностью на микроклимат насаждений. Эффективность такой системы на больших площадях (более 50 000 м) подтверждена устными отзывами технологического интегратора2) за счет создания отдельного энергетического микроклимата. Интеграторы констатируют эффективную работу систем с расходами от 1 до 2 л/м2 воды. Эти данные служат основой для детальных исследований, особенно в связи с тем, что структуры кристаллов льда с тонкой оболочкой формируются с лучшими температурными свойствами, чем в обычных системах. Теплопроводность льда составляет 2,2 Вт/мК и не может быть отнесена к категории хороших изоляторов. Несмотря на это, лед, который находится в точке перехода между жидкой и твердой фазами заполнителя, «влажный лед» имеет температуру 0 ° C и, следовательно, работает как идеальный предел изоляции для теплопередачи. Описанный теплообмен при защите заключается в том, что, с одной стороны, происходит негативное воздействие внешней температуры, резко падающей на внешнюю контактную поверхность тонкостенной кристаллической структуры льда, где происходит сплошное обледенение и новая водяная роса. В идеальных условиях замерзающий лед сохраняет температуру 0 °С по всей своей толщине и остается кристально чистым без каких-либо нарушений в кристаллической структуре. Под кристаллической структурой на контактной поверхности между льдом и фруктами находится влажная водяная пленка, которая предотвращает замерзание тканей фрукта. Любое замораживание ткани приводит к деформации или потере качества плодов. [2]. Компьютерная модель имитации мороза была приведена в предыдущих работах. [3] и это отличная основа для разработки дальнейшей модели управления системой защиты от замерзания. В работе точно определена потребность в энергии в зависимости от микрорасположения и формы насаждений и изменяющегося влияния климата. Расширение модели за счет включения активной защиты от замерзания в виде системы дождевой воды стало бы значительным шагом вперед для глобального производства продуктов питания. Предполагается, что при оптимальных условиях обледенения создается правильная квадратная кристаллическая структура. [4]. Подтверждение этого предположения может быть подтверждено визуализацией ледяных конструкций при защите насаждений от заморозков с помощью рентгеновских лучей, что поясняется в данной работе. [5] и с помощью микроскопа [6], необходимо рассмотреть оба метода, чтобы иметь возможность провести исследование кристаллической структуры в пределах защищенного микроклимата самой плантации. Если ожидаются результаты кристаллизации, модель обледенения можно использовать для применения в аддитивной технологии 3D-печати путем замораживания воды, что объясняется в следующей статье. [7]. Разница заключается в том, что в трехмерных условиях для управления структурой обледенения использовались условия сухой атмосферы, в то время как в данном исследовании имитировалось обледенение при 100% относительной влажности лабораторной установки. В заключение следует отметить, что кристаллическая структура льда оказывает существенное влияние на системы защиты от замерзания, а также на другие технические приложения. Целенаправленное замораживание воды с параметрами, скопированными с реальных условий работы системы защиты от замерзания и доказывающее формирование кристаллической структуры, стало бы значительным научным прорывом.

 

Иван Йович на ResearchGate

translation missing: ru.blogs.article.read_more