严寒地区闸门防冰冻技术研究.pdf

第28卷第4期 湖北工业大学学报 Journal ofHubei University ofTechnology 2013年08月 [文章编号]1003—4684(201 3)04一0110 03 严寒地区闸门防冰冻技术研究钟东阶1,蒋国璋1,李克华2 (t武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081;2长委长江勘测规划设计研究院,湖北武汉430060) [摘要]通过闸门防冰冻研究,采用直接加热法,即利用纳米陶瓷管电加热器和超导液体传热介质直接加热门槽, :该方法能很好解决闸门防冰冻技术问题. [关键词]闸门;防冰冻;模型;试验[中图分类号]TV66 [文献标识码]:A 在我国冬季严寒地区,由于气温低(表1),输水渠及河流经常会结冰,冰情特征呈现出冰花、流冰、冰塞、,主要输水建筑物埋件与闸门止水橡皮容易冻结在一起,一旦闸门启闭,止水橡皮即有可能被撕裂破坏,因此对于需要在冰冻期运行和操作的闸门应采取保温加热措施,以如节制闸、控制闸、退水闸、分水闸和泵站等的闸门防止闸门止水橡皮与门槽埋件冻结. 表1 部分寒冷地区气温特征加热方法比较目前,, 笔者总结了防止闸门与埋件被冰冻结在一起的加热方法:热空气法、热水法、热油法和热管直接加热法口≈].表2就是对这几种方法进行比较. 采用热空气法、热水法及热油法,其能耗比较大,而且投资大,使用寿命短,通过上述方法比较,决定采用直接加热法,即利用纳米瓷管电加热器和超导液体传热介质直接加热门槽防止闸门止水橡皮与埋件冻结在一起. 2 热管直接加热法的防冰冻技术研究针对直接加热法,将需要加热的闸门门槽埋件设计成空腔,把加热装置布置于空腔中,通过控制系统,使附着在埋件和水封上的冰融化,(电加热器、温度传感器)、(MCH),使用寿命为电阻丝的5~10倍. 传热液体介质:采用超导液体,其导热系数是铜的100~1 000倍. 保温材料:采用纳米多孑L气凝胶隔热保温材料, 这种材料在纳米尺度下的气孔比空气中的分子平均[收稿日期]2013一03—30 [作者简介]钟东阶(1965一),男,湖北黄冈人,武汉科技大学高级工程师,,是目前世界上热导率最低的固态材毒、无腐蚀,对水和环境无污染. , 热敏电阻陶瓷电加热器[4。71(PTC) 热敏电阻陶瓷的电阻随温度的变化呈正温度系数的特性,是一种新型电加热元件,具有以下一些特点:1)电阻一温度特性热敏电阻陶瓷材料依环境温度的变化自动控温,达到自动恒温的效果,可以节约大量能源. 2)自动控温的特殊功能当PTC元件施加电压升温时,在居里点温度以下,电阻率很低;一旦超越居里点温度,电阻急剧增大10~108倍,使其电流下降至稳定值,达到自动控制温度、恒温目的(图1). 图1 PTC电阻一温度特性 3)无明火、无氧耗、不燃烧、