СТИСНЕННЯ ПОВІТРЯ ПРИ ЗАМЕРЗАННІ ВОДИ В РЕЗЕРВУАРІ ТА ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ ДЛЯ ЗЛИВАННЯ ВОДИ З СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРІВ

Анотація

Розглядається використання ефекту збільшення об’єму льоду при замерзанні води для стиснення повітря в резервуарі, частково заповненому водою. Метою дослідження є створення умов для руху  поверхні льоду та визначення кінцевого тиску повітря після замерзання води. Розроблений спосіб стиснення повітря та виконані теоретичні і експериментальні дослідження кінцевого тиску повітря. Проведена експериментальна перевірка запатентованого способу стиснення повітря з забезпеченням рухомої поверхні льоду шляхом накладання теплоізоляції на повітряну камеру верхівки резервуару. Для цього виготовлені два стискувачі повітря різного розміру з використанням холоду з повітря та з суміші льоду з сіллю. Отримані надлишкові тиски повітря від 0,3 до 0,5 бар. Проведений термодинамічний аналіз процесу. Отримане рівняння для визначення тиску при повному замерзанні води, при постійному перерізі стискувача повітря. Розрахунки стиснення близькі до експериментальних даних. Дослідження показали реальну технічну можливість стиснення повітря при замерзанні води в жорсткому герметичному резервуарі та його використання для автоматичного зливання води з сонячних колекторів при початку морозів. Запропонований і експериментально досліджений спосіб забезпечення руху льодяної поверхні відносно стін резервуару при стисненні повітря в резервуарі, шляхом теплоізоляції повітряного простору. Основні результати досліджень: отримано: термодинамічним аналізом рівняння для кінцевого тиску стиснутого льодом повітря;при використанні резервуару з постійним горизонтальним перерізом кінцевий тиск не залежить від площі перерізу і зростає з підвищенням рівня води; проведені експерименти на двох установках показали, що надлишковий тиск сягає 0,3 – 0.5 бар; резервуар з водою, що замерзає, пропонується використовувати як температурний датчик, а стиснене повітря може приводити в рух клапан прямої дії; розрахунки часу замерзання води для стиснення повітря показали його значне скорочення при зростанні коефіцієнта оребрення резервуару.