干冰人工降水,根据自然界降水形成的原理,人为补充某些形成降水的必要条件,促进云滴迅速凝结或碰并成雨滴,降落到地面。
根据不同云层的物理特性,选择合适时机,用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂,使云层降水或增加降水量,以解除或缓解农田干旱、增加水库灌溉水量或供水能力,或增加发电水量等。
中国早的人工降雨试验是在1958年,吉林省这年夏季遭受到60年未遇的大旱,人工降雨获得了成功。
1987年在扑灭大岭特大森林火灾中,人工降雨发挥了重要作用。
2015年,武汉市将拨600万元经费用于飞机和地面人工增雨,以减缓或消除雾霾影响
原理
运用云和降水物理学原理,通过向云中撒播降雨剂(盐粉、干冰或碘化银等),使云滴或冰晶到一定程度,降落到地面,形成降水,又称人工增加降水。撒播的方法有飞机在云中撒播、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。是人工影响天气中进行得多的一项试验。
人工影响云的微物理过程,可以在一定条件下使本来不能自然降水的云受激发而降水,也可使那些水分供应较多、往往能自然降水的云,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的云能供应的水分较少,因此人工催化的经济价值有限。
一般在自然云已经降水或者接近于降水的条件下,人工降水的方法才能发挥作用。由于降水的自然变率很大,人工增加降水量的幅度较小,如何估价人工降水的效果就显得
人工降雨
十分困难。人工催化增加的降水量,是催化后的实际降水量和不经催化的自然可能降水量之差。实际降水量可以测定,但能否正确估价自然可能降水量,就成了效果的关键。在对降水的物理规律认识不足的情况下,主要依靠统计学的方法对自然可能降水量作出估价。初期的统计方法,多数采用回归统计法,在人工催化目标区附近选择一个不受催化影响的地区作为对比,用历史资料建立目标区和对比区降水量的回归方程。把人工降水试验期间对比区的降水量代入回归方程,求出目标区的自然可能降水量,再与目标区实测降水量对比,就可估价人工降水的效果。采用这种方法对于同一次试验,选用不同的对比区或者不同年限的历史资料作对比,得出的结果,可能出入很大,所以这种方法的可信度不高。一般认为随机试验可以避免主观的偏差得到统计学上的可信估价。随机试验是把适合于人工降水的试验机会(试验单元)按照随机规则(例如抽签)分成两组:一组催化并观测,另一组不催化只观测,作对比。当试验单元足够多时,随机决定的两组试验单元的自然条件应该只有极小的系统性差别,而两组试验实测降水量的系统性差异,就可以归之为人工催化的结果。判断催化效果,存在着成功和失败的可能性,当判断催化有效而实际无效时,常以显著度水平来表示这种可能性。显著度水平越小,判断催化有效的可信度越高。在人工降水试验中,一般要求显著度水平小于5%,即可信度大于95%。
干冰人工降雨
由于水资源对国民经济的重要性,人工降水试验作为开发水资源的一种潜在手段,受到广泛的重视。世界上先后有大约八十个国家和地区开展了这项试验,其中以美国、澳大利亚、中国和前苏联等国的试验规模较大。1958年以后,中国北方各省,曾用飞机向大范围层状云中播撒干冰或碘化银等成冰催化剂,试图增加冬季和春季的降水量;中国南方各省,也曾用飞机或高射炮向积状云内播撒盐粉或碘化银等催化剂,以期增加夏旱时期的降水量。但自然降水过程和人工催化过程中的很多基本问题,仍不很清楚,人工降水的效果还有很多困难。
干冰清洗,是一种清洗污垢采用的方法。有关干冰的历史可以追述到1823年的英国的两位叫法拉地和笛彼的人,他们液化了二氧化碳,其后的1834年德国的奇络列成功地制出了固体二氧化碳。但是当时只是限于研究使用,并没有被普遍使用。干冰被成功地工业性大量生产是在1925年的美国设立的干冰股份有限公司。当时将制成的成品命名为干冰,现在已经将它视为普通名词,但其正式的名称叫固体二氧化碳。1999年后进入中国。
原理
干冰清洗(dry ice blast cleaning)又称冷喷,是以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面,利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化(Δmv)、升华、熔化等能量转换,使被清洗物体表面的污垢、油污、残留杂质等迅速冷冻,从而凝结、脆化、被剥离,且同时随气流清除。不会对被清洗物体表面,特别是金属表面造成任何伤害,也不会影响金属表面的光洁度。
具体清洗过程包括:低温冷冻剥离、吹扫剥离、冲击剥离。
低温冷冻剥离
-78.5℃的干冰颗粒作用在被清洗的物体表面时,首先冷冻脆化污物,污物在被清洗的表面上破裂,由粘弹态变成固态,且脆性,粘性减小,使之在表面上的吸附力骤减,同时表面积,部分污物可以自动剥离。
吹扫剥离
在压缩空气作为动力的环境下,其对脆化了的污物产生剪切力,引起机械断裂,由于污物与被清洗物表面低温收缩比差很大,在接触面处产生应力集中现象,污物在剪切力作用下剥离。
冲击剥离
高速的干冰颗粒碰撞到了的污物表面时,将上述动能传递给污物,克服已经减小了的粘附力,因此而产生的剪切力使污物随气流卷走,达到了脱除污物的目的。
清洗方法
按清洗的污垢成份分两种:
1、清洗一些易碎的污垢,诸如油漆,那么,这个过程是在设备表面及涂层之间产生收缩的张力。这种张力能够充分地破坏污垢的结垢力,将污垢从设备涂层上剥离。
2、表面粘有易变形、粘性的污垢,诸如油、油污、蜡,那么这个清洗的过程就如同高压水清洗一样。当干冰颗粒高速度撞击设备表面时,迅速利用张力将污垢顶开。
方法
冷云催化
人工降雨在温度低于0°C的冷云降水过程中,冰晶浓度起着重要的作用。根据降水粒子浓度的实测资料和理论估算,只有当冰晶浓度达到1个/升或更高的量级时,才有较高的降水效率。对因冰晶浓度不足、降水效率很低的自然云,若在其过冷却部位播撒成冰催化剂,就可以增加冰晶浓度。每克干冰或碘化银,可产生1012个以上的冰晶,若用几百克,就可以使几十立方公里云体的冰晶浓度达 10个/升。这些人工冰晶通过伯杰龙过程迅速增长,促进冷云降水过程,使降水量增加。一些比较严格试验的统计分析表明,冷云催化可以增加降水量10~20%。如果人工冰晶的浓度很大,则形成的雪晶的平均尺度较小,它们从云中下落到地面的时间较长,在气流的作用下,会落到下风方向更远的地方而改变降水的分布。冷云催化的温度条件:人工降水的效果同云的自然条件有密切关系。就冷云催化而言,云中的温度条件十分重要。就整个云体而言,云顶温度一般低,常将它作为估计云中自然冰晶浓度的参数。当云顶温度低到一定程度时,云中常会形成大量冰晶,这时用人工方法增加冰晶,效果就不显著。反过来,云顶温度如果太高,碘化银等催化剂的成冰能力就太低,也不利于人工催化。所以对冷云催化法增加降水来说,云顶温度不宜太高或太低。一些地形云和积云的人工降水试验结果的统计分析表明,当云顶温度处于-10~-25°C时,人工降水的效果比较明显。这一适宜的温度区间,称为播云温度窗。鉴于降水过程的复杂性,采用不同催化技术时,必须研究各类云中有利的温度条件或其他条件。
暖云催化
在温度高于0°C的暖云里,降水主要在云滴碰并过程中得到发展
人工降雨云滴越大,碰并增长就越快。计算表明,当云滴半径超过0.04毫米时,就可以迅速碰并而长成雨滴。在那种大云滴的浓度不足的自然云中,播撒大量半径大于0.04毫米的水滴,就能够促进降水过程。计算表明,每克水可以形成约几百万个大云滴,要催化10立方公里的云体,则需要几吨水。若往云中播撒一定大小的吸湿性物质颗粒或者溶液滴,它们能在云中吸湿而迅速长成大云滴,这样所需的催化剂量,就用不到水的十分之一。
除了播云以外,法国和苏联有人试验在地面加热,造工上升气流的方法,试图在一定气象条件下激发或增加降水。美国有人设想利用沥青或碳黑吸收太阳辐射,提高局地空气的温度,促进云的发展以增加降水。中国有人研究过爆炸对降水的影响。这些人工降水方法的研究,都还处在探索的阶段。
动力催化
通过冷云催化使云中产生大量冰晶,所释放的潜热将改变积云的宏观动力过程而增加降水。它是60年代在人工降水试验方面的一项进展。积云中上升气流的速度,主要决定于云内外温差造成的浮力。在发展旺盛的积云内,存在着大量过冷水滴。在这种云中播撒大量的成冰催化剂时,能使过冷水滴冻结而释放潜热,水汽在冰粒表面凝华时也释放潜热。估计这两种潜热足以使云中局部温度升高0.5°C左右,这将加大浮力而促使某些积云的上升气流速度,云体扩展,生命期延长,结果使进入云体的水分总量而增加降水量。虽然动力催化同一般冷云催化所用的催化剂一样,但着眼点不同,动力催化所用的催化剂量必须大大增加,才可能收效。积云动力催化在50年代曾作过初步的尝试,但周密设计的积云动力催化试验,直到1963年才开始。J.辛普森在美国佛罗里达州所做的随机试验表明,催化后积云的云顶平均增高1.6公里,平均雨量增加1.7倍。他指出,催化后云顶增高量同大气层结(见大气静力稳定度)有密切的关系。在其他国家和地区,也作过类似试验,但效果不一。有人对整个地区积云群体进行过动力催化的随机试验,初步结果表明有增雨的效果。
催化剂
干冰干冰是二氧化碳的凝结固态。干冰的温度
干冰
是摄氏的负78.5度,因此在保持物体维持冷冻或低温状态下非常有用。干冰能够急速的冷冻物体和降低温度并且可以用隔离手套来做配置。干冰已经被广泛的使用在许多层面了,干冰在增温时是由固态直接升华为气态,直接转化为气体而省略掉转为液态的程序,因此其相变并不会产生液体,也因此称它做"干冰"。要将二氧化碳变成液态,就必须加大压强至5.1大气压才会出现液态二氧化碳。
制造人造雨:利用飞机将干冰洒在云上,云中的小水滴就会被冻结成许多小冰晶,促使更多的水蒸气凝结在上面,化为雨滴,降落到地面。
制造云雾:由于干冰的温度很低,升华后低温的二氧化碳气体碰到空气后,可以使空气中的水蒸气凝结成小水滴,所以有白气出现,所以舞台表演上,常使用干冰来制造云雾般的效果。
冷冻剂:由于二氧化碳比空气重,干冰升华后仍可包覆在冷冻的物品上,能够维持较好的冷冻效果,尤其是在空运需要特别冷冻的物品,往往都使用它。
碘化银
碘化银(AgI)为碘和银的化合物,粉末(558度~),见光分解,并大量吸热,先变灰后变黑,不溶于水和氨水,用于照相术和人工降雨的晶核。
利用极低温的干冰颗粒,在压缩空气作用下,喷射向被处理物件,使其表面污垢急剧冷冻到脆化及爆裂,当干冰粒钻进污垢的裂缝后,随即汽化,其体积瞬间膨胀近600倍,从而把污垢带离物体表面。
原理
利用极低温的干冰颗粒,在压缩空气作用下,喷射向被处理物件,使其表面污垢急剧冷冻到脆化及爆裂,当干冰粒钻进污垢的裂缝后,随即汽化,其体积瞬间膨胀近600倍,从而把污垢带离物体表面。、利用冲击剥离污垢;第二、利用温差使剥离提升;第三、利用升华作用清除附着物。
折叠编辑本段清洗方法
以液体二氧化碳为原料,通过干冰颗粒机制取颗粒,再将干冰颗粒装入干冰喷射清洗机中,由喷射机的喷枪射向污垢表面,实现清洗。
折叠编辑本段特点
1、比喷砂和高压喷水清洗更具优越性。首先它无二次污染,便于在线操作和缩短废弃物清扫时间,其次能清除橡胶模具、塑料模具以及狭缝油污等难清除污
2能带电清洗输变电设备。
折叠编辑本段典型应用
轮胎模具、塑胶模具、金属压铸模具等多种模具表面污垢的在线清理;炼油厂加热炉结垢吹除清理;涡轮机叶片不拆卸清理除垢;烘烤生产线清理除污等。
折叠编辑本段所需设备
储槽:储存液体CO2
干冰颗粒机:制取干冰颗粒
干冰喷射清洗机:喷冰颗粒
空气压缩机:提供干燥气源
冷藏箱:储存、运输干冰颗粒
折叠编辑本段设备选型参考
干冰喷射清洗主要有两种设备配置形式:
1、制干冰到喷射完成设备配置
设备配置需要:液体CO2储槽一台,干冰制粒机一台,干冰保存箱多个;干冰喷射清洗机一台;压缩空气。
储槽选推荐10M或15 M因槽车一般7~11M,如果储槽容量偏小,槽车送液体不能完全卸空,这样销售的CO2商家可能不太愿意供货,容易造成"断粮",影响干冰生产。
干冰制粒机产量选择根据每天使用量决定,用量小建议选用KBM-100型机,(参数参考KBM-100干冰机介绍)用量较大建议选用更大产量的机型。
保冷箱储存干冰每天耗损干冰3~8%,建议不长期储存,提前几小时生产即可。
压缩空气可选择工厂动力配气,压力好不低于4 MPa,主管道尽量大,主管道不得小于DN50,应有除水、除油净化装置。
干冰喷射清洗机是移动式,在清洗时将干冰倒入即可,需配备220V电源。
2、只采购干冰喷射清洗机
如就近能买到干冰颗粒,则只需干冰喷射清洗机、干冰保冷箱及压缩空气。压缩空气要求同上。
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