專利名稱：：浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于水利樞紐工程中的融冰設(shè)備，具體涉及一種浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備。
背景技術(shù)：
：在高嚴(yán)寒地區(qū)，冬季氣溫低，冰蓋厚，風(fēng)力強(qiáng)。對(duì)于水利樞紐工程的露頂式閘門來(lái)說(shuō)，防冰凍一直以來(lái)都在困擾著運(yùn)行管理人員，雖然有很多現(xiàn)成的化冰經(jīng)驗(yàn)和方法，但每個(gè)樞紐工程的特性不盡相同，也就沒有形成一套完整的、成熟的防冰凍技術(shù)方案。恰甫其海水利樞紐工程表孔溢洪洞進(jìn)口設(shè)有帶舌瓣閘門的露頂式工作閘門，弧形閘門尺寸為15mX13.2m，舌板閘門8mX5m。在嚴(yán)寒的冬季，環(huán)境溫度最低達(dá)到零下20.17度，形成的冰蓋厚度最大約為660mm，根據(jù)冰推力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，工作閘門承受最大冰推力約為113t，易造成弧形閘門的嚴(yán)重變形。冬季水庫(kù)水位處于高水位運(yùn)行狀態(tài)，并且一直處于下降的運(yùn)行方式，據(jù)此要求對(duì)表孔弧形閘站采用化冰工程技術(shù)，現(xiàn)有的化冰技術(shù)有保溫法、增溫法、加熱法、射流法和吹泡法等等，采用射流法，管路易結(jié)冰，吹泡法達(dá)不到化冰效果，更無(wú)法采用增溫法；門葉背面采用加熱毯化冰，易漏電，并且高空作業(yè)不安全，易造成傷亡事故，還要根據(jù)水位的降低進(jìn)行調(diào)整。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱效率高、能隨著水位的下降而下降的浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，該化冰設(shè)備包括浮筒，在浮筒的外圍設(shè)有用于固定浮筒的固定架，浮筒內(nèi)設(shè)置有加熱原件，浮筒上部設(shè)有接線端子箱，加熱原件與接線端子箱相連接，浮筒上部設(shè)有液體注入口，浮筒內(nèi)注入液體。本實(shí)用新型中在浮筒的外圍設(shè)有加固扁鐵。所述的浮筒的截面為圓形，浮筒內(nèi)液體的深度等于浮筒的半徑。本實(shí)用新型的浮筒的截面也可以采用多邊形結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)閘門的尺寸，浮筒可以采用分段設(shè)計(jì)，相鄰連段之間采用螺栓連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、耐用，化冰效果好；適用于冬季閘門處于擋水狀態(tài)。通過在恰甫其海表孔弧形工作閘門防冰凍中進(jìn)行試用，取得了良好的效果，浮筒兩側(cè)各有1030mm的冰被溶化，防止了冰蓋對(duì)表孔弧形閘門的破壞作用，并及時(shí)給冰蓋下進(jìn)行補(bǔ)氣，減少冰對(duì)大壩的侵蝕。圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的側(cè)視圖。具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備包括浮筒7和用于固定浮筒的固定架6，浮筒7內(nèi)設(shè)置有加熱原件3，浮筒7上部設(shè)有接線端子箱4，加熱原件3與接線端子箱4相連接，浮筒7上部設(shè)有液體注入口5，浮筒7內(nèi)注入液體。本實(shí)用新型中在浮筒的外圍設(shè)有加固扁鐵2。所述的浮筒的截面為圓形，浮筒內(nèi)液體的深度等于浮筒的半徑。在固定架6的兩端分別設(shè)有吊具1。[0014]浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備外型結(jié)構(gòu)及熱能計(jì)算[0015]1.外型采用圓形，多節(jié)之間采用螺栓連接。[0016]2.浮筒式加熱器材料及直徑的確定2.1由于浮筒式加熱器形狀定了圓形浮筒，假設(shè)采用1.54.5mm的不銹鋼板，浮筒直徑為325mm和425mm兩種型號(hào)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算重量如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>[0019]2.2每米浮筒排開水的體積[0020]F325ft=0.0829m3[0021]F425ft=0.14179m32.3當(dāng)浮筒的壁厚越薄，直徑越大，其相對(duì)的F排也越大，筒內(nèi)加的液體體積也越多，筒內(nèi)的液面與管外的水面差越小，因此在選擇浮筒時(shí)選擇了浮筒直徑為了425mm;考慮至15m長(zhǎng)的浮筒分為4段，每段長(zhǎng)度為3.72m，強(qiáng)度的要求不高，所以選擇壁厚為2.Omm。[0023]3.浮筒內(nèi)熱傳遞介質(zhì)的選擇確定浮筒浮于水面，其內(nèi)的液面深度等于其半徑時(shí)，化冰達(dá)到最佳的效果，不會(huì)出現(xiàn)冰的卡阻現(xiàn)象。當(dāng)浮筒內(nèi)的液體密度比水的密度越小時(shí)，相同重量的液體相對(duì)于水其體積越大，液面越高，與浮筒外的水面差越小，使化冰的效果越好，同時(shí)其熱交換要好。據(jù)此理論要求，選擇了透平油，其密度為水的O.85，其熱傳遞比水高，其重量為[0025]Ga=0.14179X0.5(液面深度系數(shù))X0.85X1000=60.26kg為了保證浮筒不出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，并使化冰取得最佳效果，浮筒內(nèi)液面與水面差的計(jì)算G*=0.14179X1000-(0.14179X1000X0.5-60.26)=102.28kg[0028]V排二F水/p水g=0.0102m3[0029]Ha=V排/s^()024m通過計(jì)算，可以看出浮筒內(nèi)液面比水面高24mm，且浮筒最寬位置(直徑)置于水面線上，不會(huì)出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，所以確定熱傳遞介質(zhì)為透平油。4.加熱器加熱容量的確定為了保證化冰的效果，設(shè)圓筒內(nèi)加熱最高溫度為5度，最低為0度，加熱器加熱后，除了油將熱量傳遞到圓管，圓管的熱量來(lái)溶化其周圍的冰外，還與底部的水產(chǎn)生熱量交換之外，還存在鋼管上部的熱輻射、與空氣對(duì)流的熱交換、管內(nèi)空氣到鋼管的熱交換、管內(nèi)油到空氣的熱交換等。由于加熱的溫度很低，在這里僅考慮熱量從鋼管內(nèi)的油傳遞到鋼管壁，再?gòu)匿摴鼙诮粨Q至水時(shí)單位面積熱阻的熱傳遞，其它忽略不計(jì)，進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算(見圖)。油側(cè)熱交換面積的熱阻(按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算)k油二838.3W/(m2.k)1/k油二1/838.3=1.19X10—3m2.k/W管壁導(dǎo)熱面積熱阻入鋼=36.4W/(m.k)S/A鋼=2.5X10—3m/36.4W/(m.k)=6.868X10—5m2.k/W水側(cè)換熱面積熱阻A水=1000W/(m.k)1/A水=1/1000=1.0X10—3m2.k/W于是從油傳至水的總傳熱系數(shù)為K=1/(1/k油+S/A鋼+1/A水)=1/(1.19X10—3+6.868X10—5+1.0X10—3)=442.7W/(m2.k)因此5度的油將熱量傳遞至0度的水和冰時(shí)總的熱量交換為Q=KXSXAT=442.7X(3.14X0.425X14.8/2+3.14X0.4252/4/2x8)X(5—0)=23114.39W在計(jì)算吸收的熱量過程中，沒有考慮其它散熱形式，如加熱過程中浮筒在空氣中的傳導(dǎo)、風(fēng)速等因素的影響，以及每次的加熱時(shí)間，所以在計(jì)算過程中考慮的系數(shù)為1.4，加熱管的總功率為W總二1.4x23114.39=32.36kW[0048]每節(jié)浮筒加熱管的平均功率為[0049]W平二W總/4=8.09kW根據(jù)每節(jié)浮筒需加熱的功率，每節(jié)浮筒選用長(zhǎng)度為1.8m的加熱管2根，為了降低電流選用三相電且每根加熱管功率選為4kW。[0051]本實(shí)用新型的工作原理如下將電能通過溫控設(shè)備加熱加熱原件，加熱原件將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給液體介質(zhì)(導(dǎo)熱油)，導(dǎo)熱油將熱能傳導(dǎo)至浮桶壁，浮桶再將熱能傳遞至冰蓋進(jìn)行化冰。權(quán)利要求一種浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，其特征在于該化冰設(shè)備包括浮筒(7)，在浮筒(7)的外圍設(shè)有用于固定浮筒的固定架(6)，浮筒(7)內(nèi)設(shè)置有加熱原件(3)，浮筒(7)上部設(shè)有接線端子箱(4)，加熱原件(3)與接線端子箱(4)相連接，浮筒(7)上部設(shè)有液體注入口(5)，浮筒(7)內(nèi)注有液體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，其特征在于在浮筒(7)的外圍設(shè)有加固扁鐵(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，其特征在于所述的浮筒(7)的截面為圓形。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，其特征在于浮筒(7)內(nèi)液體的深度等于浮筒的半徑。專利摘要一種浮桶加熱式露頂閘門化冰設(shè)備，該化冰設(shè)備包括浮筒和用于固定浮筒的固定架，浮筒內(nèi)設(shè)置有加熱原件，浮筒上部設(shè)有接線端子箱，加熱原件與接線端子箱相連接，浮筒上部設(shè)有液體注入口，浮筒內(nèi)注入液體。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、耐用，化冰效果好；適用于冬季閘門處于擋水狀態(tài)。文檔編號(hào)E02B8/00GK201502051SQ20092009226公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年8月7日優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日發(fā)明者李祥波申請(qǐng)人:李祥波