专利名称：：浮桶加热式露顶闸门化冰设备的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于水利枢纽工程中的融冰设备，具体涉及一种浮桶加热式露顶闸门化冰设备。
背景技术：
：在高严寒地区，冬季气温低，冰盖厚，风力强。对于水利枢纽工程的露顶式闸门来说，防冰冻一直以来都在困扰着运行管理人员，虽然有很多现成的化冰经验和方法，但每个枢纽工程的特性不尽相同，也就没有形成一套完整的、成熟的防冰冻技术方案。恰甫其海水利枢纽工程表孔溢洪洞进口设有带舌瓣闸门的露顶式工作闸门，弧形闸门尺寸为15mX13.2m，舌板闸门8mX5m。在严寒的冬季，环境温度最低达到零下20.17度，形成的冰盖厚度最大约为660mm，根据冰推力计算公式进行计算，工作闸门承受最大冰推力约为113t，易造成弧形闸门的严重变形。冬季水库水位处于高水位运行状态，并且一直处于下降的运行方式，据此要求对表孔弧形闸站采用化冰工程技术，现有的化冰技术有保温法、增温法、加热法、射流法和吹泡法等等，采用射流法，管路易结冰，吹泡法达不到化冰效果，更无法采用增温法；门叶背面采用加热毯化冰，易漏电，并且高空作业不安全，易造成伤亡事故，还要根据水位的降低进行调整。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、热效率高、能随着水位的下降而下降的浮桶加热式露顶闸门化冰设备。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下浮桶加热式露顶闸门化冰设备，该化冰设备包括浮筒，在浮筒的外围设有用于固定浮筒的固定架，浮筒内设置有加热原件，浮筒上部设有接线端子箱，加热原件与接线端子箱相连接，浮筒上部设有液体注入口，浮筒内注入液体。本实用新型中在浮筒的外围设有加固扁铁。所述的浮筒的截面为圆形，浮筒内液体的深度等于浮筒的半径。本实用新型的浮筒的截面也可以采用多边形结构。此外，根据闸门的尺寸，浮筒可以采用分段设计，相邻连段之间采用螺栓连接。本实用新型结构简单、紧凑，经济、实用、耐用，化冰效果好；适用于冬季闸门处于挡水状态。通过在恰甫其海表孔弧形工作闸门防冰冻中进行试用，取得了良好的效果，浮筒两侧各有1030mm的冰被溶化，防止了冰盖对表孔弧形闸门的破坏作用，并及时给冰盖下进行补气，减少冰对大坝的侵蚀。图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的侧视图。具体实施方式如图1、图2所示，浮桶加热式露顶闸门化冰设备包括浮筒7和用于固定浮筒的固定架6，浮筒7内设置有加热原件3，浮筒7上部设有接线端子箱4，加热原件3与接线端子箱4相连接，浮筒7上部设有液体注入口5，浮筒7内注入液体。本实用新型中在浮筒的外围设有加固扁铁2。所述的浮筒的截面为圆形，浮筒内液体的深度等于浮筒的半径。在固定架6的两端分别设有吊具1。[0014]浮桶加热式露顶闸门化冰设备外型结构及热能计算[0015]1.外型采用圆形，多节之间采用螺栓连接。[0016]2.浮筒式加热器材料及直径的确定2.1由于浮筒式加热器形状定了圆形浮筒，假设采用1.54.5mm的不锈钢板，浮筒直径为325mm和425mm两种型号进行计算，计算重量如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>[0019]2.2每米浮筒排开水的体积[0020]F325ft=0.0829m3[0021]F425ft=0.14179m32.3当浮筒的壁厚越薄，直径越大，其相对的F排也越大，筒内加的液体体积也越多，筒内的液面与管外的水面差越小，因此在选择浮筒时选择了浮筒直径为了425mm;考虑至15m长的浮筒分为4段，每段长度为3.72m，强度的要求不高，所以选择壁厚为2.Omm。[0023]3.浮筒内热传递介质的选择确定浮筒浮于水面，其内的液面深度等于其半径时，化冰达到最佳的效果，不会出现冰的卡阻现象。当浮筒内的液体密度比水的密度越小时，相同重量的液体相对于水其体积越大，液面越高，与浮筒外的水面差越小，使化冰的效果越好，同时其热交换要好。据此理论要求，选择了透平油，其密度为水的O.85，其热传递比水高，其重量为[0025]Ga=0.14179X0.5(液面深度系数)X0.85X1000=60.26kg为了保证浮筒不出现卡阻现象，并使化冰取得最佳效果，浮筒内液面与水面差的计算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通过计算，可以看出浮筒内液面比水面高24mm，且浮筒最宽位置(直径)置于水面线上，不会出现卡阻现象，所以确定热传递介质为透平油。4.加热器加热容量的确定为了保证化冰的效果，设圆筒内加热最高温度为5度，最低为0度，加热器加热后，除了油将热量传递到圆管，圆管的热量来溶化其周围的冰外，还与底部的水产生热量交换之外，还存在钢管上部的热辐射、与空气对流的热交换、管内空气到钢管的热交换、管内油到空气的热交换等。由于加热的温度很低，在这里仅考虑热量从钢管内的油传递到钢管壁，再从钢管壁交换至水时单位面积热阻的热传递，其它忽略不计，进行简化计算(见图)。油侧热交换面积的热阻(按稳态进行计算)k油二838.3W/(m2.k)1/k油二1/838.3=1.19X10—3m2.k/W管壁导热面积热阻入钢=36.4W/(m.k)S/A钢=2.5X10—3m/36.4W/(m.k)=6.868X10—5m2.k/W水侧换热面积热阻A水=1000W/(m.k)1/A水=1/1000=1.0X10—3m2.k/W于是从油传至水的总传热系数为K=1/(1/k油+S/A钢+1/A水)=1/(1.19X10—3+6.868X10—5+1.0X10—3)=442.7W/(m2.k)因此5度的油将热量传递至0度的水和冰时总的热量交换为Q=KXSXAT=442.7X(3.14X0.425X14.8/2+3.14X0.4252/4/2x8)X(5—0)=23114.39W在计算吸收的热量过程中，没有考虑其它散热形式，如加热过程中浮筒在空气中的传导、风速等因素的影响，以及每次的加热时间，所以在计算过程中考虑的系数为1.4，加热管的总功率为W总二1.4x23114.39=32.36kW[0048]每节浮筒加热管的平均功率为[0049]W平二W总/4=8.09kW根据每节浮筒需加热的功率，每节浮筒选用长度为1.8m的加热管2根，为了降低电流选用三相电且每根加热管功率选为4kW。[0051]本实用新型的工作原理如下将电能通过温控设备加热加热原件，加热原件将电能转化为热能传递给液体介质(导热油)，导热油将热能传导至浮桶壁，浮桶再将热能传递至冰盖进行化冰。权利要求一种浮桶加热式露顶闸门化冰设备，其特征在于该化冰设备包括浮筒(7)，在浮筒(7)的外围设有用于固定浮筒的固定架(6)，浮筒(7)内设置有加热原件(3)，浮筒(7)上部设有接线端子箱(4)，加热原件(3)与接线端子箱(4)相连接，浮筒(7)上部设有液体注入口(5)，浮筒(7)内注有液体。2.根据权利要求1所述的浮桶加热式露顶闸门化冰设备，其特征在于在浮筒(7)的外围设有加固扁铁(2)。3.根据权利要求1或2所述的浮桶加热式露顶闸门化冰设备，其特征在于所述的浮筒(7)的截面为圆形。4.根据权利要求3所述的浮桶加热式露顶闸门化冰设备，其特征在于浮筒(7)内液体的深度等于浮筒的半径。专利摘要一种浮桶加热式露顶闸门化冰设备，该化冰设备包括浮筒和用于固定浮筒的固定架，浮筒内设置有加热原件，浮筒上部设有接线端子箱，加热原件与接线端子箱相连接，浮筒上部设有液体注入口，浮筒内注入液体。本实用新型结构简单、紧凑，经济、实用、耐用，化冰效果好；适用于冬季闸门处于挡水状态。文档编号E02B8/00GK201502051SQ20092009226公开日2010年6月9日申请日期2009年8月7日优先权日2009年8月7日发明者李祥波申请人:李祥波