[go: up one dir, main page]

RU2798386C1 - Closed loop artificial freezing and icing unit - Google Patents

Closed loop artificial freezing and icing unit Download PDF

Info

Publication number
RU2798386C1
RU2798386C1 RU2023104721A RU2023104721A RU2798386C1 RU 2798386 C1 RU2798386 C1 RU 2798386C1 RU 2023104721 A RU2023104721 A RU 2023104721A RU 2023104721 A RU2023104721 A RU 2023104721A RU 2798386 C1 RU2798386 C1 RU 2798386C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
coupled
icing
cyclone
fan
Prior art date
Application number
RU2023104721A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Борисович Яценко
Станислав Валерьевич Малашенко
Андрей Олегович Павлов
Виктор Леонардович Палюх
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация "Инновационный инжиниринговый центр"
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая организация "Инновационный инжиниринговый центр" filed Critical Автономная некоммерческая организация "Инновационный инжиниринговый центр"
Application granted granted Critical
Publication of RU2798386C1 publication Critical patent/RU2798386C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in laboratory studies of the processes of icing of automobile, air and railway transport, ropes, wires and materials for power transmission line supports, as well as for testing materials used in arctic conditions. Personal computer 17 and controller 18 are introduced into the artificial freezing and icing unit with a closed circuit, with which a chilled water preparation and accurate dosing module is interfaced, including water flow meter 23, pressure converter 20, tank for cooling water 15 with level gauge 25, which is coupled with second unistat 14, compressor 16, reducer 27 and connected by pipeline 24 through water flow meter 23 to nozzle 5. At the same time, video camera 19, air speed and temperature sensor 28, fan 1, which is associated with frequency converter 29, and first unistat 13, which is associated with first heat exchanger 3/1 and second heat exchanger 3/2, are also interface with personal computer 17 and controller 18.
EFFECT: faster preparation of the test process, reduced complexity of tests and increased accuracy.
7 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при исследовании в лабораторных условиях процессов обледенения автомобильного, воздушного и железнодорожного транспорта, канатов, проводов и материалов для опор ЛЭП, а также для испытания материалов, применяемых в «арктических» условиях.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in laboratory studies of the processes of icing of automobile, air and railway transport, ropes, wires and materials for power transmission line supports, as well as for testing materials used in "arctic" conditions.

В последнее время разработаны устройства для наземных испытаний авиационной техники в условиях кристаллического обледенения. Так, например, в патенте на полезную модель «Установка для имитации полета летательного аппарата в условиях облака» [RU №87142, МПК B64D 15/20, дата публикации 27.09.2009] установка содержит: морозильную камеру и расположенные внутри нее устройство приготовления нормализованных ледяных кристаллов, контейнер с мешалкой, шнековый дозатор, подсоединенный к выходному отверстию контейнера, и источник сухого холодного воздуха.Recently, devices have been developed for ground testing of aircraft under conditions of crystalline icing. For example, in the utility model patent "Installation for simulating the flight of an aircraft in cloudy conditions" [RU No. 87142, IPC B64D 15/20, publication date 27.09.2009], the installation contains: a freezer and a device for preparing normalized ice cubes located inside it. crystals, a container with a stirrer, a screw dispenser connected to the outlet of the container, and a source of dry cold air.

Недостатками данного устройства являются высокая энергоемкость, невысокая точность поддержания параметров процесса, высокая стоимость создания и эксплуатации для лабораторных исследований.The disadvantages of this device are high energy consumption, low accuracy of maintaining process parameters, high cost of creation and operation for laboratory research.

Известна установка, содержащая аэрохолодильную трубу с температурой воздушного потока до -50°С [K. Saleh, D. Buttsworth, Т. Yusaf «Development of a small icing wind tunnel for simulating the initial stages of solid phase ice accretion», 17th Australasian Fluid Mechanics Conference, Auckland, New Zealand, 5-9 December 2010]. Охлаждение потока до низких температур в этой установке обеспечивается за счет его прокачки через теплообменник с сухим льдом (СО2), имеющим температуру -79°С. Недостатком этого устройства является малая площадь поперечного сечения рабочей части аэродинамической трубы и невозможность увеличения скорости потока выше 10 м/с.Known installation containing aero-cooling tube with an air flow temperature of up to -50°C [K. Saleh, D. Buttsworth, T. Yusaf "Development of a small icing wind tunnel for simulating the initial stages of solid phase ice accretion", 17th Australasian Fluid Mechanics Conference, Auckland, New Zealand, 5-9 December 2010]. Cooling of the stream to low temperatures in this installation is ensured by pumping it through a heat exchanger with dry ice (CO 2 ) having a temperature of -79°C. The disadvantage of this device is the small cross-sectional area of the working part of the wind tunnel and the impossibility of increasing the flow velocity above 10 m/s.

Известна установка, патент RU 1112880, МПК G01M 9/02, дата подачи заявки 1982.12.30 (прототип), состоящая из криогенной аэродинамической трубы, содержащей форкамеру, рабочую часть, диффузор с эжекторами, обратный канал, вертикально размещенные регенераторы холода с насадкой и систему впрыска хладагента (жидкого азота) в поток, включающую форсунки и трубопроводы подвода жидкого азота к ним. Форсунки системы впрыска жидкого азота установлены в полости регенератора, при этом насадка регенератора разделена форсунками на ряд неравных по высоте участков. Однако процесс захолаживания жидким азотом регенераторов, вследствие их большой хладоемкости, является достаточно длительным. Впрыск жидкого азота в канал трубы при ее работе, необходимый для поддержания заданной температуры потока, требует сложной регулирующей аппаратуры и не гарантирует точного поддержания температуры и высокого качества потока из-за неравномерности испарения капель азота по сечению канала трубы, а также не позволяет подбирать параметры режима образования капельного, кристаллического или смешанного обледенения. Таким образом, недостатки прототипа - это длительность подготовки процесса испытания, его сложность, низкая точность и отсутствие возможности получения различных видов обледенения.Known installation, patent RU 1112880, IPC G01M 9/02, filing date 1982.12.30 (prototype), consisting of a cryogenic wind tunnel containing a prechamber, a working part, a diffuser with ejectors, a return channel, vertically placed cold regenerators with a nozzle and a system injection of refrigerant (liquid nitrogen) into the flow, including nozzles and pipelines for supplying liquid nitrogen to them. The nozzles of the liquid nitrogen injection system are installed in the cavity of the regenerator, while the nozzle of the regenerator is divided by nozzles into a number of sections unequal in height. However, the process of chilling regenerators with liquid nitrogen, due to their large cold capacity, is quite lengthy. The injection of liquid nitrogen into the pipe channel during its operation, which is necessary to maintain the specified flow temperature, requires complex control equipment and does not guarantee accurate temperature maintenance and high flow quality due to uneven evaporation of nitrogen droplets over the pipe channel cross section, and also does not allow selecting the mode parameters formation of drip, crystalline or mixed icing. Thus, the disadvantages of the prototype are the duration of the preparation of the test process, its complexity, low accuracy and the inability to obtain various types of icing.

Технический результат изобретения заключается в ускорении подготовки процесса испытаний, снижения сложности испытаний, повышения их точности. Сущность изобретения заключается в том, что в установку искусственного намерзания и обледенения с замкнутым контуром, содержащую форкамеру, сопряженную с рабочей частью, в которой установлен держатель образцов, обратный канал, форсунку, введен персональный компьютер и контроллер, с которыми сопряжен модуль подготовки охлажденной воды и точного дозирования, включающий расходомер воды, преобразователь давления, емкость для охлаждения воды с уровнемером, которая сопряжена со вторым унистатом, компрессором, редуктором и соединена трубопроводом, через расходомер воды с форсункой, при этом с персональным компьютером и контроллером также сопряжены видеокамера, датчик скорости и температуры воздуха, вентилятор, который сопряжен с частотным преобразователем, и первый унистат, который сопряжен с первым теплообменником и вторым теплообменником.The technical result of the invention is to speed up the preparation of the test process, reduce the complexity of the tests, increase their accuracy. The essence of the invention lies in the fact that a closed loop artificial freezing and icing installation contains a prechamber associated with the working part, in which a sample holder, a return channel, a nozzle are installed, a personal computer and a controller are introduced, with which a chilled water preparation module is associated and accurate dosing, including a water flow meter, a pressure converter, a tank for cooling water with a level gauge, which is coupled with a second unitat, a compressor, a reducer and connected by a pipeline through a water flow meter with a nozzle, while a video camera, a speed sensor and air temperature, a fan that is coupled with a frequency converter, and the first unistat that is coupled with the first heat exchanger and the second heat exchanger.

Существует вариант, в котором в устройство введен циклон с двумя сетками-отбойниками с греющими элементами и прямой канал, при этом циклон сопряжен с прямым каналом и обратным каналом.There is a variant in which a cyclone with two baffle grids with heating elements and a direct channel are introduced into the device, while the cyclone is associated with a direct channel and a return channel.

Существует также вариант, в котором предусмотрены уклоны для естественного слива воды на прямом канале от вентилятора к циклону и на обратном канале от циклона к вентилятору.There is also a variant in which slopes are provided for natural water drainage on the direct channel from the fan to the cyclone and on the return channel from the cyclone to the fan.

Существует также вариант, в котором форкамера и рабочая часть соединены в узел, выполненный из прозрачного стекла и оптически сопряженный с видеокамерой.There is also a variant in which the pre-chamber and the working part are connected into a unit made of transparent glass and optically coupled to the video camera.

Существует также вариант, в котором в устройство введен механический встряхиватель, сопряженный с держателем образцов.There is also a variant in which a mechanical shaker is introduced into the device, coupled with a sample holder.

Существует также вариант, в котором в устройство введен нагревательный элемент, сопряженный с форсункой.There is also a variant in which a heating element connected to the nozzle is introduced into the device.

Существует также вариант, в котором форсунка установлена с возможностью изменения своего положения.There is also a variant in which the nozzle is installed with the possibility of changing its position.

На прилагаемых графических материалах изображена схема установки искусственного намерзания и обледенения с замкнутым контуромThe attached graphic materials show a diagram of the installation of artificial freezing and icing with a closed loop

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Установка содержит вентилятор 1, который посредством прямого канала 2, соединен с первым теплообменником 3/1. Скорость вращения вентилятора 1 регулируют частотным преобразователем 29. Первый теплообменник 3/1 соединен с сопряженными между собой в стеклянный узел форкамерой 4 и рабочей частью 6. В форкамеру 4 помещена, обогреваемая нагревательным элементом 22, форсунка 5, предназначенная для создания водно-воздушного аэрозоля. Форсунка 5 установлена на модуле изменения положения 31. К форсунке 5 через редуктор 27 подведены сжатый воздух от компрессора 16 и охлажденная вода из емкости 15 через расходомер 23. В емкость 15 установлен уровнемер 25. В рабочую часть 6 установлен механический встряхиватель 7 с держателем образца 26 для фиксации образцов 30. Видеокамера 19 оптически сопряжена с форкамерой 4 и рабочей частью 6. Циклон 8, с расположенными внутри двумя сетками-отбойниками 10 с греющими элементами 9, сопряжен с прямым каналом 2 и обратным каналом 12. На обратном канале 12, между циклоном 8 и вентилятором 1, расположен второй теплообменник 3/2. Первый унистат 13 по трубам 24 имеет возможность охлаждения или нагрева, при помощи первого теплообменника 3/1 и второго теплообменника 3/2 воздуха, циркулирующего в установке, до температур в интервале от плюс 10°С до минус 60°С с точностью до 1°С. Второй унистат 14 по трубам 24 имеет возможность охлаждения в емкости 15 воды, которую затем подают в форсунку 5.The installation contains a fan 1, which is connected to the first heat exchanger 3/1 via a direct channel 2. The rotation speed of the fan 1 is controlled by a frequency converter 29. The first heat exchanger 3/1 is connected to a prechamber 4 and a working part 6 coupled into a glass assembly. A nozzle 5, heated by a heating element 22, is placed in the prechamber 4, designed to create a water-air aerosol. Nozzle 5 is mounted on position change module 31. Compressed air from compressor 16 and chilled water from tank 15 through flow meter 23 are supplied to nozzle 5 through reducer 27. Level gauge 25 is installed in tank 15. Mechanical shaker 7 with sample holder 26 is installed in working part 6 for fixing samples 30. Video camera 19 is optically coupled with prechamber 4 and working part 6. Cyclone 8, with two fender grids 10 with heating elements 9 located inside, is coupled with direct channel 2 and return channel 12. On the return channel 12, between the cyclone 8 and fan 1, the second heat exchanger 3/2 is located. The first unit 13 through pipes 24 has the ability to cool or heat, using the first heat exchanger 3/1 and the second heat exchanger 3/2 of the air circulating in the installation, to temperatures in the range from plus 10°C to minus 60°C with an accuracy of 1° WITH. The second unistat 14 through pipes 24 has the possibility of cooling water in the tank 15, which is then fed into the nozzle 5.

В качестве вентилятора 1 можно использовать вентилятор марки ВЦ 5-45 №4,25. В качестве первого теплообменника 3/1 и второго теплообменника 3/2 можно использовать теплообменники марки 273ТНГ-1,6-М8/20Г-1-1-К (F=4,27 м2). Для автоматизации установки используется персональный компьютер 17 с системой управления на базе контроллера 18. Контроллер 18 соединен с термопреобразователями сопротивления 20, расходомером 23, поплавковым уровнемером 25, датчиком скорости и температуры воздуха 28, преобразователями давления 32 и манометрами 33. Греющие элементы 9 и нагревательный элемент 22 соединены с терморегулятором 21. Оборудование, которое применено для автоматизации установки:As a fan 1, you can use a fan brand VTs 5-45 No. 4.25. As the first heat exchanger 3/1 and the second heat exchanger 3/2, heat exchangers of the brand 273TNG-1.6-M8/20G-1-1-K (F=4.27 m 2 ) can be used. To automate the installation, a personal computer 17 with a control system based on the controller 18 is used. The controller 18 is connected to resistance temperature converters 20, a flow meter 23, a float level meter 25, an air velocity and temperature sensor 28, pressure converters 32 and pressure gauges 33. Heating elements 9 and a heating element 22 are connected to thermostat 21. The equipment used to automate the installation:

- персональный компьютер 17 (можно использовать адаптированную программу «Master SCADA»);- personal computer 17 (you can use the adapted program "Master SCADA");

- система управления на базе контроллера 18 (можно использовать ПЛК110);- control system based on controller 18 (you can use PLC110);

- термопреобразователи сопротивления 20 (можно использовать: ДТС 065-Pt 100. В 3.100);- resistance thermocouples 20 (can be used: DTS 065-Pt 100. B 3.100);

- поплавковый уровнемер 25 (можно использовать ПДУ - И. 1250.5);- float level gauge 25 (remote control can be used - I. 1250.5);

- датчик скорости и температуры воздуха 28 (можно использовать ЕЕ75-VTB635/BN-V12T12);- air speed and temperature sensor 28 (EE75-VTB635/BN-V12T12 can be used);

- преобразователи давления 32 (можно использовать ПД100И-ДИ 0,025-121-1,5);- pressure transducers 32 (PD100I-DI 0.025-121-1.5 can be used);

- манометры (можно использовать ТМ-621Р.00(0-0,6МРа).- pressure gauges (TM-621R.00 (0-0.6MPa) can be used).

Все основные элементы установки выведены на мнемосхемы персонального компьютера 17.All the main elements of the installation are displayed on the mnemonic diagrams of a personal computer 17.

Описание работы установки намерзания и обледененияDescription of operation of the freezing and icing installation

Подают электропитание на установку искусственного намерзания и обледенения, первый унистат 13, второй унистат 14, вентилятор 1, компрессор 16 и персональный компьютер 17.Power is supplied to the installation of artificial freezing and icing, the first unistat 13, the second unistat 14, the fan 1, the compressor 16 and the personal computer 17.

При этом следует убедиться в поступлении пожарно-хозяйственной воды в первый унистат 13 и второй унистат 14. Далее с помощью программы «MasterSCADA» включают последовательно: вентилятор 1, первый теплообменник 3/1, второй теплообменник 3/2, первый унистат 13, второй унистат 14, охлаждение воды в емкости 15, компрессор 16 и видеокамеру 19. Устанавливают в рабочую часть 6 образцы 30 на держателе образцов 26 с механическим встряхивателем 7, предварительно взвесив их. Задают на редукторе 27 давление в интервале от 1 атм. до 5 атм., а на расходомере 23 - необходимый расход воды в интервале от 1 л до 20 л в час. При достижении в рабочей части 6 заданных параметров температуры от плюс 10 до минус 60°С и скорости потока от нуля до 200 км/ч, включают распылительную систему воды. Включают нагревательный элемент 22 в форсунке 5, греющие элементы 9 в циклоне 8, а также механический встряхиватель 7. Параметры режима для образования капельного, кристаллического и смешанного обледенения подбираются эмпирически и легко воспроизводятся с помощью тонкой регулировки процесса управления установкой с использованием цифровизации и автоматизации.At the same time, you should make sure that fire and utility water enters the first unistat 13 and the second unistat 14. Then, using the MasterSCADA program, turn on in sequence: fan 1, first heat exchanger 3/1, second heat exchanger 3/2, first unistat 13, second unistat 14, water cooling in tank 15, compressor 16 and video camera 19. Samples 30 are installed in the working part 6 on a sample holder 26 with a mechanical shaker 7, having previously weighed them. Set on the reducer 27 pressure in the range of 1 atm. up to 5 atm., and on the flow meter 23 - the required water flow in the range from 1 l to 20 l per hour. When the working part 6 reaches the set temperature parameters from plus 10 to minus 60°C and the flow rate from zero to 200 km/h, the water spray system is switched on. They include a heating element 22 in the nozzle 5, heating elements 9 in the cyclone 8, as well as a mechanical shaker 7. The mode parameters for the formation of drip, crystalline and mixed icing are selected empirically and easily reproduced by fine adjustment of the installation control process using digitalization and automation.

В результате перечисленных операций, образовавшийся водно-воздушный аэрозоль, в виде кристаллов снега и льда, поступает на тестируемый образец 30 антиобледенительного покрытия или материал. С этого момента и следует начинать отсчет продолжительности испытания с фиксацией снего- и льдо-аккумуляции на поверхности образца 30, и изучение динамики развития этих гляциальных процессов.As a result of these operations, the formed water-air aerosol, in the form of snow and ice crystals, enters the test sample 30 of the anti-icing coating or material. From this moment, one should start counting the duration of the test with fixation of snow and ice accumulation on the surface of sample 30, and study the dynamics of the development of these glacial processes.

Влагу и образовавшийся снег, не налипший на образец 30, направляется из рабочей части 6 в циклон 8, где происходит сбор и отделение указанной смеси от воздушного потока, который продолжает циркуляцию с помощью вентилятора 1 в замкнутом контуре установки.Moisture and the resulting snow, not adhering to the sample 30, is directed from the working part 6 to the cyclone 8, where the specified mixture is collected and separated from the air flow, which continues to circulate with the help of a fan 1 in a closed circuit of the installation.

По окончании испытания температуру потока воздуха в установке искусственного намерзания и обледенения с помощью первого термостата 13 поднимают до плюс 20°С, расплавляют снежную массу, собранную в циклоне 8, а образовавшуюся в результате воду сливают из циклона 8 в канализацию или в емкость 15 для охлаждения воды.At the end of the test, the temperature of the air flow in the installation of artificial freezing and icing is raised to plus 20 ° C using the first thermostat 13, the snow mass collected in cyclone 8 is melted, and the resulting water is drained from cyclone 8 into a sewer or into a container 15 for cooling water.

Изучение динамики гляциальных процессов на поверхности образца 30, покрытой антиобледенительным составом или без такового (холостое испытание), следует осуществлять при постоянных значениях скорости воздушного потока, температуры и параметров работы форсунки 5. При этом необходимо фиксировать во времени изменение массы снега и льда, аккумулированных на вышеназванном образце 30. Для получения такой зависимости через 10 минут после начала испытания следует прекратить подачу воздуха и воды на форсунку 5, выключить вентилятор 1, извлечь образец 30 из рабочей части 6 и взвесить их на технических весах. После этого образец 30 с намерзшим на нее льдом и снегом следует вновь зафиксировать держателем 26 и быстро возвратить в рабочую часть 6, продолжив испытание (для чего следует включить вентилятор 1 и подачу воздуха и воды на форсунку 5).The study of the dynamics of glacial processes on the surface of the sample 30, covered with an anti-icing compound or without it (blank test), should be carried out at constant values of the air flow rate, temperature and operating parameters of the nozzle 5. In this case, it is necessary to record the change in the mass of snow and ice accumulated on the above-mentioned sample 30. To obtain such a dependence, 10 minutes after the start of the test, it is necessary to stop the supply of air and water to the nozzle 5, turn off the fan 1, remove the sample 30 from the working part 6 and weigh them on a technical scale. After that, the sample 30 with ice and snow frozen on it should be fixed again with the holder 26 and quickly returned to the working part 6, continuing the test (to do this, turn on the fan 1 and supply air and water to the nozzle 5).

Описанную операцию следует повторять через каждые 10 минут в ходе всего тестирования образца 30, устанавливая в конечном счете характер изменения массы снега и льда, аккумулируемых на указанной поверхности, во времени.The described operation should be repeated every 10 minutes during the entire testing of sample 30, ultimately establishing the nature of the change in the mass of snow and ice accumulated on the indicated surface over time.

На основании сравнения динамики гляциальных процессов, происходивших на поверхности образца 30 без покрытия (холостое испытание) и с покрытием, следует сделать вывод о его антиобледенительной эффективности.Based on a comparison of the dynamics of glacial processes that occurred on the surface of sample 30 without coating (blank test) and with coating, one should draw a conclusion about its anti-icing effectiveness.

ПримерExample

Цель испытаний: оценка эффективности антиобледенительной защиты твердых тел с помощью кремнийорганических покрытий на основе изучения динамики развития гляциальных процессов на их поверхностях.The purpose of the tests: to evaluate the effectiveness of anti-icing protection of solids using organosilicon coatings based on studying the dynamics of the development of glacial processes on their surfaces.

Параметры испытаний: Скорость воздуха = 100 км/час, температура рабочей камеры = минус 5°С, давление воздуха = 2 атм., давление воды = 4 атм., расход подачи воды 2 л/час, режим - для образования кристаллического обледенения, механический встряхиватель выключен.Test parameters: Air speed = 100 km/h, working chamber temperature = minus 5°C, air pressure = 2 atm., water pressure = 4 atm., water supply rate 2 l/h, mode - for the formation of crystalline icing, mechanical shaker off.

Результаты испытаний:Test results:

Figure 00000001
Figure 00000001

Выводы: на поверхности образцов, покрытой кремнийорганическим составом, при кристаллическом обледенении с выключенным встряхивателем наблюдается в среднем на 40% меньшее обледенение, чем на образце без АОП. Через 30 минут рост наледи прекращается.Conclusions: on the surface of the samples coated with an organosilicon composition, with crystalline icing with the shaker turned off, an average of 40% less icing is observed than on a sample without AOP. After 30 minutes, the growth of frost stops.

Технические результатыTechnical results

То, что в установку искусственного намерзания и обледенения с замкнутым контуром введен персональный компьютер 17 и контроллер 18 с которыми сопряжен модуль подготовки охлажденной воды и точного дозирования, включающий расходомер воды 23, преобразователь давления 20, емкость для охлаждения воды 15 с уровнемером 25, которая сопряжена со вторым унистатом 14, компрессором 16, редуктором 27 и соединена трубопроводом 24, через расходомер воды 23 с форсункой 5, при этом с персональным компьютером 17 и контроллером 18 также сопряжены видеокамера 19, датчик скорости и температуры воздуха 28, вентилятор 1, который сопряжен с частотным преобразователем 29, и первый унистат 13, который сопряжен с первым теплообменником 3/1 и вторым теплообменником 3/2, что приводит, за счет полной автоматизации процесса поддержания заданных параметров, к ускорению подготовки процесса испытаний, снижению сложности испытаний и повышению их точности. То, что установка охлаждается первым унистатом 13, а не жидким азотом, позволяет отказаться от сложной регулирующей аппаратуры из-за неравномерности испарения капель азота и гарантирует точное поддержание температуры и высокого качества потока.The fact that a personal computer 17 and a controller 18 are introduced into the installation of artificial freezing and icing with a closed circuit, with which a chilled water preparation and accurate dosing module is interfaced, including a water flow meter 23, a pressure converter 20, a tank for cooling water 15 with a level gauge 25, which is interfaced with the second unistat 14, compressor 16, reducer 27 and connected by pipeline 24, through water flow meter 23 with nozzle 5, while video camera 19, air velocity and temperature sensor 28, fan 1, which is associated with frequency converter 29, and the first unistat 13, which is associated with the first heat exchanger 3/1 and the second heat exchanger 3/2, which leads, due to the complete automation of the process of maintaining the set parameters, to speed up the preparation of the test process, reduce the complexity of tests and increase their accuracy. The fact that the installation is cooled by the first unistat 13, and not by liquid nitrogen, makes it possible to abandon complex control equipment due to uneven evaporation of nitrogen droplets and guarantees accurate temperature maintenance and high flow quality.

То, что в установку введен циклон 8 с двумя сетками-отбойниками 10 с греющими элементами 9 и прямой канал 2, при этом циклон 8 сопряжен с прямым каналом 2 и обратным каналом 12, приводит к ускоренному удалению снега и льда и увеличении скорости подготовки к проведению следующего испытания. То, что в установке предусмотрены уклоны на прямом канале 2 от вентилятора 1 к циклону 8 и на обратном канале 12 от циклона 8 к вентилятору 1, приводит к естественному сливу воды и увеличению скорости подготовки к проведению следующего испытания.The fact that a cyclone 8 with two fender grids 10 with heating elements 9 and a direct channel 2 is introduced into the installation, while the cyclone 8 is associated with a direct channel 2 and a return channel 12, leads to accelerated removal of snow and ice and an increase in the speed of preparation for carrying out next test. The fact that the installation provides for slopes on the direct channel 2 from fan 1 to cyclone 8 and on the return channel 12 from cyclone 8 to fan 1 leads to a natural drain of water and an increase in the speed of preparation for the next test.

То, что форкамера 4 и рабочая часть 6 соединены в узел, выполненный из прозрачного стекла и оптически сопряженый с видеокамерой 19, дает возможность в режиме реального времени наблюдать и фиксировать процесс снегообразования в форсунке 5 и процесс снего- и льдо-аккумуляции на образце 30 и получать различные виды обледенения.The fact that the prechamber 4 and the working part 6 are connected into a unit made of transparent glass and optically coupled to the video camera 19 makes it possible to observe and record the process of snow formation in the nozzle 5 and the process of snow and ice accumulation on the sample 30 in real time and receive various types of icing.

То, что в установку введен механический встряхиватель 7, сопряженный с держателем образцов 26, позволяет приблизить испытания к реальным условиям эксплуатации покрытий и повысить их точность.The fact that a mechanical shaker 7 is introduced into the installation, coupled with a sample holder 26, makes it possible to bring the tests closer to the actual operating conditions of the coatings and increase their accuracy.

То, что в установку введен нагревательный элемент 22, сопряженный с форсункой 5, приводит к тому, что сопло форсунки 5 во время приготовления водно-воздушного аэрозоля не забивается льдом, увеличивая надежность проведения испытания и скорость подготовки к проведению следующего испытания. То, что форсунка 5 установлена с возможностью изменения своего положения, позволяет получать различные виды обледенения.The fact that the heating element 22 is introduced into the installation, coupled with the nozzle 5, leads to the fact that the nozzle of the nozzle 5 during the preparation of water-air aerosol is not clogged with ice, increasing the reliability of the test and the speed of preparation for the next test. The fact that the nozzle 5 is installed with the possibility of changing its position makes it possible to obtain various types of icing.

Claims (7)

1. Установка искусственного намерзания и обледенения с замкнутым контуром, содержащая форкамеру, сопряженную с рабочей частью, в которой установлен держатель образцов, обратный канал и форсунку, отличающаяся тем, что в нее введен персональный компьютер и контроллер, с которыми сопряжен модуль подготовки охлажденной воды и точного дозирования, включающий расходомер воды, преобразователь давления, емкость для охлаждения воды с уровнемером, которая сопряжена со вторым унистатом, компрессором, редуктором и соединена трубопроводом через расходомер воды с форсункой, при этом с персональным компьютером и контроллером также сопряжены видеокамера, датчик скорости и температуры воздуха, вентилятор, который сопряжен с частотным преобразователем, и первый унистат, который сопряжен с первым теплообменником и вторым теплообменником.1. Installation of artificial freezing and icing with a closed circuit, containing a prechamber associated with the working part, in which a sample holder, a return channel and a nozzle are installed, characterized in that a personal computer and a controller are introduced into it, with which a chilled water preparation module is connected and accurate dosing, including a water flow meter, a pressure converter, a tank for cooling water with a level gauge, which is coupled with a second unitat, a compressor, a gearbox and is connected by a pipeline through a water flow meter with a nozzle, while a video camera, a speed and temperature sensor are also connected to a personal computer and a controller air, a fan that is coupled with a frequency converter, and the first unistat that is coupled with the first heat exchanger and the second heat exchanger. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нее введен циклон с двумя сетками-отбойниками с греющими элементами и прямой канал, при этом циклон сопряжен с прямым каналом и обратным каналом.2. Installation according to claim. 1, characterized in that it introduced a cyclone with two fender grids with heating elements and a direct channel, while the cyclone is associated with a direct channel and a return channel. 3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что предусмотрены уклоны для естественного слива воды на прямом канале от вентилятора к циклону и на обратном канале от циклона к вентилятору.3. Installation according to claim 2, characterized in that slopes are provided for natural water drainage on the direct channel from the fan to the cyclone and on the return channel from the cyclone to the fan. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что форкамера и рабочая часть соединены в узел, выполненный из прозрачного стекла и оптически сопряженный с видеокамерой.4. Installation according to claim 1, characterized in that the pre-chamber and the working part are connected into a node made of transparent glass and optically coupled to the video camera. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нее введен механический встряхиватель, сопряженный с держателем образцов.5. Installation according to claim. 1, characterized in that a mechanical shaker is introduced into it, coupled with a sample holder. 6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нее введен нагревательный элемент, сопряженный с форсункой.6. Installation according to claim. 1, characterized in that it introduced a heating element associated with the nozzle. 7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что форсунка установлена с возможностью изменения своего положения.7. Installation according to claim. 1, characterized in that the nozzle is installed with the possibility of changing its position.
RU2023104721A 2023-03-02 Closed loop artificial freezing and icing unit RU2798386C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798386C1 true RU2798386C1 (en) 2023-06-22

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824334C1 (en) * 2023-12-12 2024-08-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Aerodynamic climatic installation for investigation of icing effect on kinematic and power parameters of wind generator blades

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799390A (en) * 1987-03-11 1989-01-24 Kabushiki-Kaisha Toyo Seisakusho Snow-weathering test apparatus for self-propelled vehicle
RU1112880C (en) * 1982-12-30 1994-04-15 ЦАГИ им.проф.Н.Е.Жуковского Cryogenic wind tunnel
RU32752U1 (en) * 2003-05-23 2003-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения" им. П.И. Баранова Installation for testing aircraft elements in simulated icing conditions
RU2273008C1 (en) * 2004-07-22 2006-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Method for simulation of natural conditions of operation of objects of aviation materiel subjected to icing
RU2745244C1 (en) * 2020-07-23 2021-03-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air cooling unit
RU2766927C1 (en) * 2021-09-24 2022-03-16 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for simulating icing at the research object

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1112880C (en) * 1982-12-30 1994-04-15 ЦАГИ им.проф.Н.Е.Жуковского Cryogenic wind tunnel
US4799390A (en) * 1987-03-11 1989-01-24 Kabushiki-Kaisha Toyo Seisakusho Snow-weathering test apparatus for self-propelled vehicle
RU32752U1 (en) * 2003-05-23 2003-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения" им. П.И. Баранова Installation for testing aircraft elements in simulated icing conditions
RU2273008C1 (en) * 2004-07-22 2006-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Method for simulation of natural conditions of operation of objects of aviation materiel subjected to icing
RU2745244C1 (en) * 2020-07-23 2021-03-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air cooling unit
RU2766927C1 (en) * 2021-09-24 2022-03-16 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for simulating icing at the research object

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824334C1 (en) * 2023-12-12 2024-08-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Aerodynamic climatic installation for investigation of icing effect on kinematic and power parameters of wind generator blades
RU2832790C1 (en) * 2023-12-12 2025-01-09 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Method of investigating effect of icing on kinematic and power parameters of wind turbine blades
RU2832792C1 (en) * 2023-12-20 2025-01-09 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Device for checking efficiency of anti-icing methods
RU2840634C1 (en) * 2024-12-27 2025-05-26 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" Bench for testing propeller-motor unit for icing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oraltay et al. Evaporation and melting of ice crystals: A laboratory study
CN105891206B (en) A kind of controllable supercooling drop continuously hits microcosmic observation system
Qu et al. Local variation of frost layer thickness and morphology
CN103752355A (en) Ice coating test climate box
CN102575868A (en) Gas temperature and humidity adjustment method and gas supply device
Takahashi et al. Supercooled cloud tunnel studies on the growth of snow crystals between-4 and-20 C
CN110031197A (en) A kind of air propeller freezing process observation experimental rig peculiar to vessel
RU2798386C1 (en) Closed loop artificial freezing and icing unit
CN212622036U (en) A simulation test device for pavement low temperature anti-condensation ice
Hoke The interaction between the substrate and frost layer through condensate distribution
Brassard et al. Ice accretion, shedding, and melting on cable-stayed bridges: A laboratory performance assessment
RU2432559C1 (en) Air-cooling apparatus for investigating ice formation in objects
CN203750549U (en) Icing test climate box
Carras et al. Air bubbles in accreted ice
Sherif et al. Psychrometrics in the supersaturated frost zone/Discussion
McClain et al. A climatic facility and apparatus for investigations of cold soaked fuel frost evolution
CN115791582A (en) A temperature-adjustable and humidity-adjustable pavement icing simulation and testing device
RU2767020C1 (en) Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard
Jayaratne Density and surface temperature of graupel and the charge separation during ice crystal interactions
Takahashi et al. A vertical wind tunnel for snow process studies
RU55944U1 (en) DEVICE FOR TESTING ELEMENTS OF AIRCRAFT UNDER CONDITIONS OF ICE CRYSTALS
CN109506794B (en) A measuring device for the initial freezing temperature of frozen soil
RU2832790C1 (en) Method of investigating effect of icing on kinematic and power parameters of wind turbine blades
RU188858U1 (en) Air refrigeration unit
RU2824334C1 (en) Aerodynamic climatic installation for investigation of icing effect on kinematic and power parameters of wind generator blades