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科学美国人:用电脉冲技术加速除冰

翻译:B5 | 2009-02-07 20:33:39 | 阅读865 | 来源

 你是否有过因为刮车窗上的冰,让双手变得又红又硬的经历?是否有过,因为等待那慢性子的玻璃除霜机除去你风挡玻璃上的冰层,而错过了约会的经验?又或者,有没有遇到过,你的电线、电话线活有线电视线因为结冰而断掉,致使你不得不苦忍好几天的事情?

 

 福音来了:一些研究人员已经研究出了一种在几秒之内除去表面覆冰的方法。它不同于常规依赖于渐渐加热来融化冰雪的风挡玻璃除冰机,‘冰管员’(IceController),这个由‘冰工程’(Ice Engineering)公司(位于新罕布什尔州,黎巴嫩市)带来的产品,通过快速(某些情况下少于一秒)的震动使覆冰从物体表面立即脱落。冰工程公司的首席技术主管Victor Petrenko说,一旦冰与表面的接合处被破坏,冰就会脱落。Victor Petrenko也是达特莫斯学院塞亚学院的一名工学教授,该学院研究出了冰管员所拥有的“电热脉冲除冰”技术。

 

 ‘冰管员’可以安到任何覆有冰层设备或建筑上,它使用电极或一层薄不锈钢,把铜或铝箔放在表面,不论何种程度的覆冰,系统都可以产生一个震动。而这种震动的频率、强度和时间都取决与‘冰管员’的破冰对象--风挡玻璃、飞机机翼或是桥梁线缆。

 

 “我们的目的是加热冰与表面的接合部分,用大量能量使其迅速达到融点,”Petrenko说。他是俄罗斯科学院固体物理研究所的前研究负责任人。“这种加热发生非常之快,而不像其他的除冰方式把热量浪费在了物体表面或者冰上。一旦接合部分被融化了,剩下的事情就可以交由重力或空气摩擦力(如在飞机的机翼上的空气摩擦力)来完成。”

 

 ‘冰工程’的两个最大的应用分别是位于瑞典的 Uddevalla 斜拉桥(应用于2005年,见幻灯片)和位于莫斯科的一栋占地107639平方英尺(10 000平米)的玻璃穹顶购物中心。Uddevalla 为瑞典政府国有,两个桥塔高149米,拥有120根桥索,每根桥索的长度200米,直径25.4厘米。每根钢索均由覆有薄聚合物管(预先包在不锈钢箔内)以防生锈。“我们在每根线缆的两端每秒加一个电脉冲”Petrenko 说,“所有的冰就都脱落了。”

 

 该公司还实验了修改版的‘冰管员’,以将其应用于汽车风挡玻璃和飞机机翼的除冰工作。Petrenko 指出,一个大功率风挡玻璃除冰器需要功率每米700瓦以上,还要花上8分钟来把玻璃和冰的表面加热到融点。而冰工程公司的产品,他说,将一个透明的导电体薄片放在玻璃上,然后在上面施加20 000千瓦每米的功率,持续时间4秒以上,司机马上就把覆冰清除掉。

 

 ‘冰工程’公司的技术也可以用于飞机机翼在飞行过程中的除冰(目前的方式是在飞机没起飞时在机翼上喷涂乙二醇或其他防冻剂),Mark Hangen,‘简冰’(Simply Ice)公司(位于密歇根州马凯特)制冰机械的制造部门的主管,他同时也是一个拥有飞行员资格23年的老牌飞行员。今天,商用飞机主要靠把从喷气式引擎排出的热空气引导到机翼的边缘,使它们变暖,以此来达到除冰的目的。“这样非常浪费燃料”Hangen说,“人们一直在寻找在飞行中除冰的其他方式,不再需要从引擎上吹气,因为这样做太浪费燃料了。”结冰还会引起操作失灵,导致空难。

 

 Hangen了解‘冰科技’的技术--‘简冰’公司计划使用‘冰管员’应对他公司2010年的一系列商用制冰器的升级,这些制冰机应用于宾馆和酒店。商用制冰机一般的工作方法是,把热水倒入模具,然后使用某种方式加热(‘简冰’公司的设备使用天然气加热)以使冰块可以在模具上活动,从而被取出。

 

 Hangen希望通过冰雪工程公司的电脉冲技术来取下他们公司制冰机的冰块。“有了Petrenko博士的技术,我们得以改变整个进程,”他说。之前用燃气加热,需要几分钟才能把冰从模具里取出,而利用电脉冲法,只需要四秒就可以完成。通常,一个的制冰机需要花20000美元的电费和10年以上培训成本。而脉冲能量的使用,不但节约了能量,并且操作也更易于掌握,成本至少节约了5000美元,他补充说。用6.7度电生产100磅冰(约45公斤)的事情即将成为历史,新的机器做到同样的事仅仅需要3.8度电。(Hangen说,他希望能把成本降到每100磅三度电。)

【本文翻译仅为外语学习及阅读目的,原文作者个人观点与译者及译言网无关】

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