风电机组叶片热风除冰数值分析与性能优化研究

针对某风电机组叶片存在因结冰而导致发电量损失的问题,该文采用数值分析的方法对风电机组叶片热风除冰的性能进行研究与设计优化,并提出了一种鼓风机运行风量和加热器运行功率优化设计的方法。研究结果表明,在叶片外环境温度为-5℃、前缘迎风风速为10 m/s的条件下,需要设计鼓风机运行流量高于2 500 m^(3)/h,设计加热器功率高于25 kW,设计的鼓风机和加热器可以使除冰区域外壁平均温度大约为2℃,除冰区域外壁最高温度达到14℃,系统具备较好的除冰能力。在叶片前缘腹板开孔可以有效降低系统流动阻力,增大鼓风机的风量,同时降低对叶尖区域的载荷。

动车模型热力除冰实验研究

为研究动车组高效节能的除冰方法,搭建动车模型热力除冰实验台,采用实验研究的方法,研究热风除冰的除冰速率和能耗,并分析不同除冰方式对室内温度的影响。创新性地提出把红外线加热技术应用于动车除冰,并且对红外线除冰进行了相应研究。实验结果表明:在实验设定工况下,红外线除冰最短需要66 min,而热风除冰最短则需要142 min,红外线除冰速率比热风除冰速率提高53.5%,所以红外线除冰的速率远高于热风除冰;红外线除冰在加热距离为0.5 m时,除冰能耗仅为6.6 kW·h,远低于热风除冰的耗能18.5 kW·h,此时红外线除冰的能耗为热风融冰能耗的35.7%。

不同除冰工艺对机场水泥混凝土道面的损伤特性

进行了热风除冰、乙二醇化学除冰与尿素化学除冰的模拟试验,测试了混凝土试件质量损失和强度降低率,分析了除冰方式与除冰次数对水泥混凝土道面的损伤规律。分析结果表明:热风除冰对试件表层损伤反应较慢,在经过45次冻融循环后才表现出明显的质量损失,但其对试件内部结构损伤却较严重,50次热风除冰后的强度降低超过35%。虽然50次化学除冰后试件的强度降低小于20%,但试件表层的腐蚀性损伤造成的质量损失较显著,尿素的腐蚀所造成的质量损失高达8.5%,比热风除冰的质量损失高5倍以上。可见,为了保持机场道面结构强度,化学除冰要比热风除冰更为合理。为了降低机场跑道混凝土剥落对飞机发动机损害的隐患,宜优先采用热风除冰方式,但须关注其对道面结构强度的影响。