造雪機 是如何造雪的,目前有哪幾種分類,有什麼優缺點?

時間 2021-05-05 20:48:16

1樓:

滑雪是一項有趣的運動,造雪是一項有趣的工程專案。

在大自然中,雪花(晶)的形成存在均相成核和異相成核兩種機理[1]。在低溫環境作用下, 過冷的微小水滴可以形成細小的冰晶核, 這就是均相成核;同時,大氣中存在的氣溶膠顆粒也會形成晶核,也就是所說的異相成核。

異相成核所需要的溫度往往要比均相成核溫度要高, 故異相成核更加容易實現,所以造雪機的造雪原理往往建立在異相成核的機理之上。

現代造雪機的主要原理[2]是:首先,將水與成核材料混合,然後,將其加壓並強制通過霧化噴嘴,該過程可以將水霧化,然後注入壓縮空氣將其進一步霧化分解。當它離開造雪機時,霧氣在成核器上結晶並變成細小的雪狀冰粒。

異相成核過程採用的成核劑是可生物降解的蛋白質,可導致水分子在比正常溫度更高的溫度下形成晶體。 @知識庫

造雪機目前主要分為三種型別[3]:壓縮空氣外混合型造雪機、風扇型造雪機和碎冰型造雪機。

壓縮空氣外混合型造雪機

2023年,第一台造雪機誕生,主要利用壓縮空氣將水噴灑在處於寒冷條件下的空氣中, 來實施人工造雪。這種裝置俗稱叫做雪炮 (snow gun)。

在這類造雪機中, 它是通過冷水和壓縮空氣來形成細小水滴, 產生晶核, 並結合較大水滴或環境空氣中的水分形成雪花。壓縮空氣主要起三個作用: (1) 霧化水, 擾動氣流使水成為微小的水滴; (2) 將水滴撒播進空氣中, 促進空氣和水滴的充分接觸; (3) 幫助空氣中飄落的水滴冷卻。

雪炮 (snow gun)

風扇型造雪機

2023年, 風扇造雪機走入人們的視線。它克服了原壓縮空氣型造雪機的一些不足之處, 並選擇使用泥土顆粒作為成核劑。

2023年, 哥倫比亞大學的Erikson, Wollin, 和Zaunier申報了著名的Wollin專利。它是通過特殊的旋轉風機, 運用機械的方式使從後部進入的水變成原子化的水滴, 水滴離開前端時就凝固並變成雪。

風扇造雪機

碎冰型造雪機

碎冰型造雪機造雪的原理比較特殊。該裝置內部配置有切削機,通過切削機將冰塊削成細小的碎塊, 然後由風扇送入大量空氣而將碎塊送出, 來模擬下雪的情景。

碎冰型造雪機

目前國內比較先進的一款造雪機是ZXJ7型造雪機。

造雪機整體結構

造雪的原理就是將具有一定壓力的水與壓縮空氣在核子圈的腔體內混合, 利用高速氣流粉碎液滴, 由核子圈產生雪核, 在大馬力軸流風機的作用下, 雪核與圓盤噴嘴噴出的水霧在拋射過程中相結合, 噴向空中, 在外界-15℃左右水霧遇到冷空氣結晶成雪花, 飄落到地面形成雪面。

雪花形成原理

本造雪系統的設計獲得了國家專利 (專利號為:ZL 20007575.8)

造雪系統結構

大自然的鬼斧神工造就了美麗的雪花,也激發了人類的奇思妙想。這些想法應用於工程實踐,為我們人工營造美麗的雪境提供了更多可能。

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