Способ защиты от замерзания системы водоснабжения

Изобретение относится к области защиты от замерзания трубопроводов водопроводной сети. Способ состоит в воздействии на поток воды образуемого ультраакустическим вибратором ультраакустического поля. Ультраакустическое поле создается с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний кристаллов замерзшей воды. Обеспечивается разрушение образующихся в потоке воды ледовых скоплений и ледяных пробок.

 

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к защите от замерзания трубопроводов водопроводной сети и других элементов системы водоснабжения, подверженных воздействию отрицательных температур, например, водозабора из открытого источника.

Известен способ защиты системы водоснабжения от замерзания, заключающийся в воздействии на воду теплового поля - подогреве воды в отдельных точках системы водоснабжения (в пунктах подогрева) или подогреве трубопроводов греющим электрическим кабелем (см. а.с. №1024566, кл. E03B 7/12, 1983).

Способ позволяет предотвратить остывание воды до температуры замерзания и замерзание воды в трубопроводах и оборудовании и обеспечить их работоспособность.

Недостатком способа является то, что он предусматривает большой расход тепловой (электрической) энергии.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по максимальному количеству сходных признаков является «Способ предупреждения внутреннего обледенения водопроводов, деривационных каналов и т.п.», который выбран в качестве прототипа, (см. а.с. №75094. Класс 85а, 11. Заявлено 27 августа 1947 г.). Способ заключается в воздействии на поток воды ультраакустическим полем, образуемым ультраакустическим вибратором, работа которого провоцирует в переохлажденной воде выделение твердой кристаллической фазы (кристаллов льда), сопровождаемое температурным скачком за счет освобождения теплоты фазового изменения. Такие диссипативные тепловыделения компенсируют воздействию отрицательных температур и защищают его от замерзания, обеспечивают его работоспособность.

Недостатком способа является то, что он предусматривает образование в воде кристаллов льда, которые при большом их количестве склонны к слипанию, возникновению шуги и образованию пробок, препятствующих движению потока воды, т.е. нарушению работоспособности. На оголовках водозаборных сооружений кристаллы льда налипают на решетках и провоцируют налипание некрупных загрязнений, которые должны проскакивать оголовок и удаляться при последующей очистке воды. Гидравлическое сопротивление оголовка возрастает, пропускная способность снижается.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа защиты от замерзания системы водоснабжения, позволяющего разрушать образующиеся в потоке воды ледовые скопления и ледяные пробки.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе предупреждения внутреннего оледенения водопроводов, деривационных каналов и т.п., содержащем воздействие на поток воды образуемого ультраакустическим вибратором ультраакустического поля, наличие которого провоцирует в переохлажденной воде выделение твердой кристаллической фазы, ультраакустическое поле создается с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний кристаллов замерзшей воды.

Благодаря соответствию частоты ультраакустического поля, создаваемого вибратором, частоте собственных колебаний кристаллов льда происходит разрушение слипшихся скоплений кристаллов льда и ледовых пробок в потоке воды и обеспечение работоспособности водопровода.

Способ осуществляют следующим образом. При воздействии на водопровод отрицательных температур и угрозе замерзания трубопровода в опасных местах в потоке воды размещаются ультраакустические генераторы, которые создают ультраакустическое поле с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний кристаллов замерзшей воды. Резонансные колебания отдельных кристаллов льда приводят к разрушению любых скоплений и пробок. Образующиеся фрагменты пробок потоком воды уносятся из опасных зон, работоспособность сохраняется. Конечно, льдинки в потоке воды имеют различные размеры, но максимальное содержание водяного льда приходится на диаметр кристаллов 5 мм. (В.А. Шлычков, В.В. Дегтярев. Обоснование параметров шугозащитных дамб у речных водозаборов с помощью численной модели плановых течений. // Известия вузов. Строительство. 2017. №6. Стр. 54.). При скорости звука в воде 1440 м/с частота резонансных колебаний составляет 288 кГц.

Где V_{скорость} - скорость звука в воде, 1440 м/с; d_размер - диаметр кристаллов водяного льда 5 мм.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет не допускать образования в трубопроводе ледовых пробок и обеспечивает работоспособность трубопроводов и других элементов системы водоснабжения при угрозе замерзания.

Способ защиты от замерзания системы водоснабжения, заключающийся в воздействии на поток воды образуемого ультраакустическим вибратором ультраакустического поля, отличающийся тем, что ультраакустическое поле создается с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний кристаллов замерзшей воды.