RU193703U1 - Device for preventing formation of ice on water surface - Google Patents

Device for preventing formation of ice on water surface Download PDF

Info

Publication number
RU193703U1
RU193703U1 RU2019125363U RU2019125363U RU193703U1 RU 193703 U1 RU193703 U1 RU 193703U1 RU 2019125363 U RU2019125363 U RU 2019125363U RU 2019125363 U RU2019125363 U RU 2019125363U RU 193703 U1 RU193703 U1 RU 193703U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
trapezoid
water
ice
pump
Prior art date
Application number
RU2019125363U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Владимирович Коровкин
Фирдавс Мирзоумарович Рахимов
Николай Витальевич Силин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2019125363U priority Critical patent/RU193703U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU193703U1 publication Critical patent/RU193703U1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/02—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor from ice otherwise than according to E02B1/003

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений, работающих в морозный период, и предназначена для предотвращения обледенения водоподводящей части (деривационного канала) сооружений малых (мини-, микро-) ГЭС (далее МГЭС).Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее канал, снабженный водяным насосом, выполненный с возможностью подвода тепла от нижних слоев воды к верхним, при этом насос диэлектрически изолирован и соединен с источником переменного тока линией, изолированной от окружающей среды, отличается тем, что канал выполнен замкнутым, в виде трапеции, основание которой выполнено в 2-3 раза длиннее верхней части, при этом участки канала, образующие боковые стороны трапеции, снабжены кожухами из теплоизоляционного водостойкого материала, причем циркуляционный насос размещен на одном из участков канала, образующих боковые стороны трапеции. Кроме того, высота трапеции составляет 0,95 от глубины водоема. Кроме того, в качестве теплоносителя использована жидкость с температурой замерзания ниже минус 10-20ºС.Техническим результатом является повышение эффективности защиты гидротехнического сооружения ото льда и упрощение конструкции. 3 ил.The utility model relates to the field of operation of hydraulic structures operating in the freezing season, and is intended to prevent icing of the water supply part (derivation channel) of structures of small (mini, micro) hydroelectric power stations (hereinafter referred to as SHPPs). A device for preventing the formation of ice on the water surface containing a channel equipped with a water pump, configured to supply heat from the lower layers of water to the upper, while the pump is dielectric isolated and connected to the AC source by a line, isolated different from the environment, characterized in that the channel is made closed, in the form of a trapezoid, the base of which is made 2-3 times longer than the upper part, while the sections of the channel forming the sides of the trapezoid are equipped with casings made of heat-insulating waterproof material, and the circulation pump is placed on one of the sections of the channel forming the sides of the trapezoid. In addition, the height of the trapezoid is 0.95 of the depth of the reservoir. In addition, a liquid with a freezing temperature below minus 10-20 ° C was used as a coolant. The technical result is to increase the efficiency of protection of a hydraulic structure from ice and simplify the design. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений, работающих в морозный период, и предназначена для предотвращения обледенения водоподводящей части (деривационного канала) сооружений малых (мини-, микро) ГЭС (далее МГЭС).The utility model relates to the field of operation of hydraulic structures operating in the frosty period, and is intended to prevent icing of the water supply part (derivation channel) of the structures of small (mini, micro) hydroelectric power stations (hereinafter referred to as SHPPs).

Одним из факторов, снижающих надежность гидротехнических сооружений МГЭС при отрицательных температурах, является обледенение водозаборных сооружений, деривационного канала, приводящее к остановке станции или повреждению оборудования сооружений в результате попадания льда в трубопровод и гидротурбину. Обледенение деривационных каналов МГЭС горных районов часто является в зимнее время причинами повреждения гидротурбин или снижения производительности станции, а иногда полной остановки.One of the factors that reduce the reliability of SHPP hydraulic structures at low temperatures is icing up of the water intake facilities and the derivation channel, which can lead to station shutdown or damage to the facilities equipment as a result of ice entering the pipeline and hydraulic turbine. The icing of the diversion channels of SHPPs in mountain areas is often in winter the causes of damage to hydraulic turbines or a decrease in plant capacity, and sometimes a complete stop.

Известно устройство для повышения температуры воды в рыбоводных емкостях и водоемах, содержащее теплонакопитель, выполненный с возможностью использования солнечного тепла, имеющий наружную светопропускающую поверхность и средство передачи тепла в толщу воды (см. RU № 2288578, МПК А01К 63/06, 2006).A device is known for increasing the temperature of water in fish tanks and ponds, comprising a heat accumulator configured to use solar heat, having an external light transmitting surface and a means of transferring heat into the water column (see RU No. 2288578, IPC A01K 63/06, 2006).

Недостаток устройства – невозможность его использования для предотвращения образования льда в деривационных каналах из-за его громоздкости и малой эффективности в горных районах.The disadvantage of this device is the inability to use it to prevent the formation of ice in the derivation channels due to its bulkiness and low efficiency in mountainous areas.

Известно также устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее канал, снабженный водяным насосом, выполненный с возможностью подвода тепла от нижних слоев воды к верхним, при этом насос диэлектрически изолирован и соединен с источником переменного тока линией, изолированной от окружающей среды (см. US № 4247261, 1981). Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус, открытый сверху и имеющий в нижней части сквозные прорези (отверстия). В корпусе расположен генерирующий циркуляцию воды элемент в виде водяного пропеллера.It is also known a device for preventing the formation of ice on the water surface, containing a channel equipped with a water pump, configured to supply heat from the lower layers of water to the upper, while the pump is dielectric isolated and connected to the AC source by a line isolated from the environment (see US No. 4247261, 1981). The device comprises a vertical cylindrical body open at the top and having through slots (openings) in the lower part. A water circulation generating element in the form of a water propeller is located in the housing.

Недостатком известного устройства является невозможность равномерного удаления льда с поверхности конструкции. Кроме того, наличие в устройстве водяного насоса большой мощности снижает его эффективность при малых мощностях МГЭС.A disadvantage of the known device is the inability to uniformly remove ice from the surface of the structure. In addition, the presence in the device of a water pump of high power reduces its effectiveness at low capacities of SHPPs.

Задачей предполагаемой полезной модели является обеспечение возможности ее использования для предотвращения замерзания деривационного канала МГЭС.The objective of the proposed utility model is to ensure that it can be used to prevent freezing of the diversion channel of the SHPP.

Техническим результатом является повышение эффективности защиты гидротехнического сооружения ото льда и упрощение конструкции.The technical result is to increase the effectiveness of the protection of hydraulic structures from ice and simplify the design.

Для решения поставленной задачи устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее канал, снабженный водяным насосом, выполненный с возможностью подвода тепла от нижних слоев воды к верхним, при этом насос диэлектрически изолирован и соединен с источником переменного тока линией, изолированной от окружающей среды, отличается тем, что канал выполнен замкнутым, в виде трапеции, основание которой выполнено в 2-3 раза длиннее верхней части, при этом участки канала, образующие боковые стороны трапеции, снабжены кожухами из теплоизоляционного водостойкого материала, причем циркуляционный насос размещен на одном из участков канала, образующих боковые стороны трапеции. Кроме того, высота трапеции составляет 0,95 от глубины водоема. Кроме того, в качестве теплоносителя использована жидкость с температурой замерзания ниже минус 10-20ºС.To solve the problem, a device for preventing the formation of ice on the water surface, containing a channel equipped with a water pump, configured to supply heat from the lower layers of water to the upper, while the pump is dielectric insulated and connected to the AC source by a line isolated from the environment, characterized in that the channel is made closed in the form of a trapezoid, the base of which is made 2-3 times longer than the upper part, while the sections of the channel forming the sides of the trapezoid are provided with burns from a heat-insulating waterproof material, and the circulation pump is placed on one of the sections of the channel forming the sides of the trapezoid. In addition, the height of the trapezoid is 0.95 of the depth of the reservoir. In addition, a liquid with a freezing temperature below minus 10-20 ° C was used as a heat carrier.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию и добиться повышения эффективности защиты гидротехнического сооружения ото льда.Moreover, the set of essential features of the proposed technical solution allows to simplify the design and to increase the efficiency of protection of the hydraulic structure from ice.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез устройства; на фиг.2 – установка устройств на деривационном канале в продольном разрезе; на фиг. 3 – общий вид устройства из четырех секций в канале.The essence of the utility model is illustrated by the following drawings. Figure 1 shows a longitudinal section of a device; figure 2 - installation of devices on the derivation channel in longitudinal section; in FIG. 3 is a general view of a device of four sections in a channel.

На чертежах показаны канал 1, основание 2 и верхняя часть 3 трапеции, участки 4 канала 1, кожухи 5, циркуляционный насос 6, корпус 7.The drawings show the channel 1, the base 2 and the upper part 3 of the trapezoid, sections 4 of the channel 1, the casings 5, the circulation pump 6, the housing 7.

Канал 1 выполнен замкнутым, в виде трапеции, основание 2 которой выполнено в 2-3 раза длиннее верхней части 3. Участки 4 канала 1, образующие боковые стороны трапеции, снабжены кожухами 5 из теплоизоляционного водостойкого материала. Также показан циркуляционный насос 6, который размещен на одном из участков 4 канала 1, образующих боковые стороны трапеции, в корпусе 7. Кроме того, высота трапеции составляет 0,95 от глубины водоема. Кроме того, в качестве теплоносителя использована жидкость с температурой замерзания ниже минус 10-20ºС.Channel 1 is closed, in the form of a trapezoid, the base 2 of which is made 2-3 times longer than the upper part 3. The sections 4 of channel 1, which form the sides of the trapezoid, are equipped with casings 5 made of heat-insulating waterproof material. Also shown is a circulation pump 6, which is located on one of the sections 4 of the channel 1, forming the sides of the trapezoid, in the housing 7. In addition, the height of the trapezoid is 0.95 from the depth of the reservoir. In addition, a liquid with a freezing temperature below minus 10-20 ° C was used as a heat carrier.

В качестве теплоносителя могут быть использованы керосин, тосол и другие незамерзающие жидкости, подходящие по соображениям экономичности (их температуры замерзания ниже -40ºС).Kerosene, antifreeze and other non-freezing liquids suitable for reasons of economy (their freezing temperatures below -40 ° C) can be used as a heat carrier.

Канал 1 выполнен из теплопроводящего конструкционного материала, например, из нержавеющей стали. Циркуляционный насос 6 диэлектрически изолируют от пространства канала 1 и соединяют с источником переменного тока (на чертежах не показан), размещаемом на берегу, линией (на чертежах не показана), изолированной от окружающей среды. В качестве циркуляционного насоса 6 использован маломощный (с электродвигателем мощностью до 250 Вт) электрический насос, предпочтительно в пластиковом корпусе 7 (с внутренним сечением, соответствующим сечению канала 1). Корпус 7 соединяют с каналом 1 посредством пластиковой муфты, концы которой снабжены внутренней резьбой, соответствующей внешней резьбе на стыкуемых с нею торцах канала 1. Высота трапеции составляет 0,95 от глубины водоема, в котором размещается устройство, при этом перепад температур между верхними и нижними уровнями водоема составляет не менее 3-5 градусов.Channel 1 is made of a heat-conducting structural material, for example, stainless steel. The circulation pump 6 is dielectric insulated from the space of channel 1 and connected to an alternating current source (not shown in the drawings), placed on the shore, by a line (not shown in the drawings), isolated from the environment. As the circulation pump 6, a low-power (with an electric motor up to 250 W) electric pump is used, preferably in a plastic casing 7 (with an internal section corresponding to the section of channel 1). The housing 7 is connected to the channel 1 by means of a plastic coupling, the ends of which are provided with an internal thread corresponding to the external thread at the ends of the channel 1 which are joined to it. The height of the trapezoid is 0.95 of the depth of the reservoir in which the device is located, while the temperature difference between the upper and lower reservoir levels are at least 3-5 degrees.

При необходимости могут быть параллельно или рядом установлены несколько устройств для предотвращения образования льда на водной поверхности, работающих независимо друг от друга.If necessary, several devices can be installed in parallel or nearby to prevent the formation of ice on the water surface, working independently of each other.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Устройство, полностью заполненное теплоносителем, устанавливают в водоеме (деривационном канале), где уровень воды имеет достаточную глубину, а разность температур между верхними и нижними уровнями составляет минимум для работы устройства (не менее 3-5 градусов). При этом основание 2 устройства «работает» в качестве теплопринимающего теплообменника, а его верхняя часть 3 «работает» в качестве теплоотдающего теплообменника (обогревателя).The device, completely filled with coolant, is installed in a pond (derivation channel), where the water level has sufficient depth, and the temperature difference between the upper and lower levels is a minimum for the device to work (at least 3-5 degrees). Moreover, the base 2 of the device “works” as a heat-receiving heat exchanger, and its upper part 3 “works” as a heat-releasing heat exchanger (heater).

При большой глубине водоема возможна установка устройства на опорные элементы (на чертежах не показаны), обеспечивающие нахождение верхней части 3 не дальше 5-7 см от водной поверхности.With a large depth of the reservoir, it is possible to install the device on the supporting elements (not shown in the drawings), ensuring that the upper part 3 is no further than 5-7 cm from the water surface.

Циркуляционный насос 6 обеспечивает циркуляцию теплоносителя по каналу 1, при этом теплоноситель, проходя по основанию 2 устройства, подогревается на 3-5 градусов и далее попадает в верхнюю часть 3, где отдает свое тепло окружающей воде, исключая образование льда на поверхности водоема.The circulation pump 6 allows the coolant to circulate through channel 1, while the coolant passing through the base 2 of the device is heated by 3-5 degrees and then goes to the upper part 3, where it gives its heat to the surrounding water, eliminating the formation of ice on the surface of the reservoir.

При этом кожухи 5 из теплоизоляционного водостойкого материала исключают потерю тепла теплоносителя до его выхода в верхнюю часть 3 устройства и дополнительное охлаждение теплоносителя на участке от верхней части 3 до основания 2.At the same time, the casings 5 from a heat-insulating waterproof material exclude heat loss of the heat carrier before it reaches the upper part 3 of the device and additional cooling of the heat carrier in the area from the upper part 3 to the base 2.

Claims (3)

1. Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности, содержащее канал, снабженный водяным насосом, выполненный с возможностью подвода тепла от нижних слоев воды к верхним, при этом насос диэлектрически изолирован и соединен с источником переменного тока линией, изолированной от окружающей среды, отличающееся тем, что канал выполнен замкнутым, в виде трапеции, основание которой выполнено в 2-3 раза длиннее верхней части, при этом участки канала, образующие боковые стороны трапеции, снабжены кожухами из теплоизоляционного водостойкого материала, причем циркуляционный насос размещен на одном из участков канала, образующих боковые стороны трапеции.1. Device for preventing the formation of ice on the water surface, containing a channel equipped with a water pump, configured to supply heat from the lower layers of water to the upper, while the pump is dielectric isolated and connected to an AC source by a line isolated from the environment, characterized in that the channel is made closed, in the form of a trapezoid, the base of which is made 2-3 times longer than the upper part, while the sections of the channel forming the lateral sides of the trapezoid are provided with insulating covers of a waterproof material, the circulation pump is placed on one of the channel sections forming the sides of the trapezoid. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота трапеции составляет 0,95 от глубины водоема.2. The device according to claim 1, characterized in that the height of the trapezoid is 0.95 from the depth of the reservoir. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя использована жидкость с температурой замерзания ниже минус 10-20ºС.3. The device according to claim 1, characterized in that a liquid with a freezing temperature below minus 10-20 ° C is used as a heat carrier.
RU2019125363U 2019-08-11 2019-08-11 Device for preventing formation of ice on water surface RU193703U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125363U RU193703U1 (en) 2019-08-11 2019-08-11 Device for preventing formation of ice on water surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125363U RU193703U1 (en) 2019-08-11 2019-08-11 Device for preventing formation of ice on water surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU193703U1 true RU193703U1 (en) 2019-11-11

Family

ID=68580153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125363U RU193703U1 (en) 2019-08-11 2019-08-11 Device for preventing formation of ice on water surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU193703U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4247261A (en) * 1978-09-22 1981-01-27 Lipman Electric Company, Inc. Water pumping device
US4666335A (en) * 1984-10-05 1987-05-19 Jones Ivan J R Pond spring
DE19845940A1 (en) * 1998-10-06 2000-04-20 Johannes Duschka Device for keeping water surfaces, in particular, surfaces of fish ponds partially free from ice comprises a tubular main body with an integrated pump and thermally insulated top and circumferential surfaces
RU2288578C1 (en) * 2005-06-10 2006-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт пресноводного рыбного хозяйства" (ВНИИПРХ) Apparatus for increasing water temperature in fish tanks and basins
RU2292420C2 (en) * 2005-01-24 2007-01-27 Карбушев Виктор Федорович Method of ice-hole creation in flowing water reservoir surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4247261A (en) * 1978-09-22 1981-01-27 Lipman Electric Company, Inc. Water pumping device
US4666335A (en) * 1984-10-05 1987-05-19 Jones Ivan J R Pond spring
DE19845940A1 (en) * 1998-10-06 2000-04-20 Johannes Duschka Device for keeping water surfaces, in particular, surfaces of fish ponds partially free from ice comprises a tubular main body with an integrated pump and thermally insulated top and circumferential surfaces
RU2292420C2 (en) * 2005-01-24 2007-01-27 Карбушев Виктор Федорович Method of ice-hole creation in flowing water reservoir surface
RU2288578C1 (en) * 2005-06-10 2006-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт пресноводного рыбного хозяйства" (ВНИИПРХ) Apparatus for increasing water temperature in fish tanks and basins

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4159629A (en) Apparatus for the collection and conversion of solar energy
CA2890133C (en) Method for operating an arrangement for storing thermal energy
DK3221655T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR SUPPLY AND EXTRACTION OF HEAT ENERGY TO AND FROM A WATER AREA
JPS587147B2 (en) The current energy level is low.
EP2012366A2 (en) Photovoltaic system with improved efficiency and increment method of the electrical energy production of at least a thermo-photovoltaic solar module
US11549725B2 (en) System for storing and retrieving thermal energy
CN109889102A (en) A kind of wave drive-type ocean thermal energy conversion comprehensive platform
EP3012554A1 (en) Dual-layer cool-and-heat-purpose salt-exclusive solar pond and cross-season energy-storing cooling and heating system
RU193703U1 (en) Device for preventing formation of ice on water surface
RU193227U1 (en) Device for preventing formation of ice on water surface
KR101877006B1 (en) Solar heat power generator
WO2013010550A1 (en) Solar and wind power plant
RU2636018C2 (en) Heating and hot water supply system
ES2412272T3 (en) Cooling system for an offshore arrangement
KR101829862B1 (en) The system for cooling of solar cell and heating of city water by geothermal heat
US20150179910A1 (en) System For Converting Thermal Energy Into Electrical Energy
KR101545270B1 (en) Collecting device heating and solar water heater
KR20150107191A (en) Water surface floating type solar photovoltaic power generator
RU51637U1 (en) GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU2511950C1 (en) Hydro-electric pontoon power plant
RU2319910C1 (en) Device for solar hot water supply
RU2095967C1 (en) Portable heating apparatus for protected ground
SE408470B (en) WAY TO STORE THERMAL ENERGY IN A GROUND STORE
RU2643877C2 (en) Mini chp, working on renewable sources of energy
KR101390170B1 (en) Ocean thermal energy conversion using Perpetual salt spring principle

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200812