环境温度对道路微波除冰效率的影响

为了实现冬季道路微波快速除冰,对微波除冰过程中的路面材料、环境温度、冰厚、冰层杂质含量(质量分数)、微波加热模式和波导口距路面高度等因素对微波除冰效率产生的影响进行了分析;并对关键影响因素之一的环境温度进行了仿真和试验研究。研究结果表明:相同情况下,环境温度越低,除冰效率就越低;微波加热停止最佳时刻应在路面与冰层结合处温度升至0℃后、结合处冰层开始融化前,具体时刻要靠实际路况确定。

铁黑掺量对混凝土微波除冰效率的影响研究

微波除冰是一种新型的除冰方法,其具有绿色、节能、加热温度均匀等诸多优点,但其除冰效率较低却大大限制了该方法的推广应用。掺入不同掺量的铁黑配制了铁黑混凝土,对铁黑混凝土的抗压强度、抗折强度、微波除冰效率、除冰效果等进行了系统的研究分析。结果表明:掺入铁黑降低混凝土的力学性能,掺量越大,降低幅度越大,但降低后的混凝土强度仍能够满足路用要求。铁黑混凝土的微波除冰效率与普通混凝土相比有很大程度的提升,当掺量为15%时,混凝土的微波发热效应提升192%,铁黑混凝土具有优异的微波除冰综合性能。

蒸汽射流道路除冰效率仿真研究

提出将射流冲击技术应用于路面积冰去除,将具有一定温度、压力、流量等射流参数的蒸汽流体,经过射流管上的细孔喷出,冲击冰路结合处,使该区域温度迅速升高至融化,实现积冰与路面的快速分离,结合铲斗,将冰层推走.利用Gambit和Fluent流体仿真软件建立射流除冰的数值模型,研究不同孔径大小和分布规律对除冰效率的影响规律.仿真研究结果表明:随着区域内射流孔分布密度的增加,除冰效率也相应增大,其中8孔射流嘴除冰效率达到了24km/h,但随着孔数的增加,除冰效率并不成单调性增长,需要选择合适的最优值.

铜矿渣路面混凝土性能及微波除冰效率试验研究

在混凝土中掺入铜矿渣,利用其吸波能力强,升温速度快的特点,提高水泥混凝土路面微波除冰效率。通过对普通混凝土和掺入铜矿渣混凝土的力学性能及微波加热性能试验研究。结果表明:路面混凝土中掺入铜矿渣代替部分砂可行;在混凝土中掺入铜矿能够显著提高微波除冰效率,并且随铜矿渣掺量的增加,提高了除冰效率。

橡胶粉和钢渣粉对混凝土介电性能和微波除冰效率的影响研究

采用回收橡胶粉和钢渣粉等工业废弃物改善普通混凝土的微波吸收性能,使之可用于混凝土路面的微波除冰。通过实验研究橡胶粉和钢渣粉掺量对混凝土的介电性能、微波加热除冰效果以及力学性能的影响,结果表明:在2.3~2.5GHz频率范围内,混凝土的相对介电常数和相对损耗因子都随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,钢渣粉对于混凝土介电性能的提升程度要高于橡胶粉。因此,在微波作用下混凝土表面的升温速率随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,而冰层脱落时间却明显缩短。冰层从混凝土表面脱落时,混凝土邻冰区的温度约为4~6℃。混凝土的抗压强度和抗弯强度随橡胶粉掺量的增加而减小,但随钢渣粉掺量的增加而增加。

碱激发地聚物基吸波涂料的除冰性能研究

以偏高岭土、硅灰、吸波材料为主要原料,利用硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,采用机械力活化的方式制备地聚物基吸波涂料。将制备的地聚物基涂料涂到混凝土表面,研究不同掺量吸波材料对涂覆涂料混凝土试块吸热效率和除冰效率的影响。结果表明,当吸波材料掺量在0~20%范围,地聚物基吸波涂层的吸热效率和除冰效率均与吸波材料的掺量成正比;当吸波材料的掺量为20%时,地聚物基吸波涂料的吸热效率是未掺吸波材料涂层的4.2倍,除冰效率是未掺吸波材料涂层的2.2倍。此外,冰层厚度增加会降低地聚物基吸波涂料的除冰效率。

基于正交试验的喷射除冰影响因素试验研究

针对风电机组叶片覆冰问题,喷射除冰法是解决该问题的一种有效方法。为了探究多因素对喷射除冰效果的影响,以覆冰叶片为研究对象,利用室外除冰试验台进行单因素试验,选取喷射流量A、喷射角度B、喷嘴与叶片间距离C、氯化钙除冰液温度D、喷射流量×喷射角度A×B、喷射角度×喷嘴与叶片间距离B×C,以除冰速度为评价指标进行9因素3水平正交试验。结果表明,影响喷射高温化学试剂除冰法的因素大小顺序为喷射流量A>喷射角度B>除冰剂的温度D>喷射流量×喷射角度A×B。因此,在喷嘴射程范围内,除冰效率最优搭配方案为喷射流量1.223 L/min、虹吸式锥形喷头、除冰剂温度75℃。此试验为风电机组叶片喷射除冰提供依据。

基于微波与磁铁耦合发热效应的融雪除冰技术

为提高道路的融雪除冰效率,实现冬季道路雪后快速畅通,对基于微波与磁铁耦合效应的融雪除冰技术进行了试验研究。首先测定了磁铁矿集料的技术性质和磁铁矿沥青混凝土的路用性能;其次通过微波发热试验对比分析了普通集料和含磁铁集料的微波发热效率;最后通过室内除冰试验分析了磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率。结果表明:磁铁矿沥青混凝土路用性能能够满足规范要求;磁铁矿集料的微波发热效率约为普通集料的20倍;磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率约为普通沥青混凝土的10～30倍。

利用低品位磁铁矿石铺筑微波除冰沥青路面

为有效利用低品位磁铁矿石,提高道路微波除冰效率,分析和研究了利用磁铁矿石铺筑融雪除冰路面技术。通过微波发热试验对比分析了普通集料和含磁铁集料的微波发热效率,用室内除冰试验分析了磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率。结果表明:含磁铁集料的各项技术指标能够满足路用要求;磁铁矿集料的微波发热效率约为普通集料的20倍;磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率约为普通沥青混凝土的10～30倍,利用磁铁矿集料代替普通集料铺筑沥青路面能够显著提高道路微波除冰效率。

机翼结构超声除冰系统数值模拟与实验

利用数值和实验方法,对NACA 0015机翼结构超声除冰系统进行了研究。针对覆冰双层板模型,通过全局矩阵法(GMM)研究了覆冰厚度和覆冰弹性模量对冰层界面剪应力集中系数(ISCC)和除冰频率的影响;同时,对压电激励器进行了参数设计,并应用阻抗曲线验证了设计结果的准确性。最后,根据NACA 0015机翼的几何特点,对压电激励器布置和除冰效率进行了研究,并开展了除冰实验,验证了NACA 0015机翼结构超声除冰系统的可行性,实验结果表明:该机翼结构的除冰功耗仅为传统电热除冰的16%左右。

磁铁矿沥青混合料路用性能及微波除冰特性

天然磁铁矿是一种性能优异的吸波材料,具有优良的微波发热能力,可用于沥青路面除冰。为了快速有效地清除路面冰雪,探索微波除冰技术,提高冬季道路运营安全性,以磁铁矿集料为吸波材料,设计了4种不同磁铁矿含量的沥青混合料,研究了磁铁矿集料对沥青混合料表面温度和除冰效率的影响。试验首先制备了以磁铁矿集料为微波吸收剂的沥青混合料,并检测了混合料的路用性能,微波加热效率和微波除冰时间。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观分析。结果表明:含磁铁矿集料沥青混合料的高温性能优于仅含石灰岩集料的沥青混合料,但其耐水性和耐温性略有降低;沥青混合料的冻融劈裂强度比随磁铁矿含量增加而增大;沥青混合料的发热效率明显受微波辐射时间和磁铁矿含量影响;微波辐射时间越长,磁铁矿含量越高,沥青混合料的微波发热效率越高;较低的环境温度不利于热量的聚集,会延长混合料的微波除冰时间。综上,磁铁矿可以作为集料和吸波材料用于沥青混合料中,以达到微波除冰的作用。