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技术知识

造雪机的造雪原理

造雪机的造雪原理
造雪是在滑雪场通过“雪炮”(也被称为“雪炮”)迫使水和加压空气而产生的雪。造雪主要用于滑雪场补充天然积雪。这使得滑雪场能够提高积雪的可靠性,并将滑雪季节从深秋延长到早春。室内滑雪场经常使用造雪。他们通常可以全年都这样做,因为他们有一个气候可控的环境。
随着天气模式的变化和室内滑雪场的日益普及,人们对雪的需求超出了自然提供的范围,因此造雪机的使用也越来越普遍。造雪机已经解决了积雪供应不足的问题,然而,人工造雪会带来巨大的环境和文化成本。
根据欧洲环境署(European Environment Agency)的数据,自上世纪70年代以来,北半球的雪季长度每10年就减少5天,从而增加了生产人造雪的需求。一些滑雪场使用人造雪来延长滑雪季节和增加自然降雪,然而也有一些滑雪场几乎完全依赖人造雪的生产。此外,在2014年索契冬奥会和2018年平昌冬奥会上,人工降雪被广泛使用,以补充自然降雪,为比赛提供最好的条件
雪的产生需要低温。随着湿度的降低,造雪门槛温度升高。湿球温度是一个度量标准,因为它考虑了空气温度和相对湿度。造雪是一个相对昂贵的能源使用过程,因此限制了它的使用。
内容
Art Hunt、Dave Richey和Wayne Pierce在1950年发明了雪炮,后来获得了专利。1952年,格罗夫辛格的卡茨基尔度假酒店成为世界上第一家使用人造雪的酒店。造雪在20世纪70年代早期开始广泛使用。许多滑雪场严重依赖于造雪。
 
造雪已经实现了更高的效率和日益增加的复杂性。传统上,造雪质量取决于设备操作员的技能。计算机控制以更高的精度补充了这一技能,以至于只有在造雪最理想的时候,雪枪才会工作。利用IDE开发了全天候造雪器


空气温度与相对湿度的关系图:如果条件低于曲线,就可以下雪。
 
在生产雪的关键考虑是增加水和能源的效率和增加可以制造雪的环境。
 
造雪厂在使用铲车时需要水泵,有时还需要空气压缩机,因为它们又大又贵。所需要的能量使人造雪约0.6 - 0.7 kW h / m³长矛和1 - 2千瓦h / m³风扇枪支。人造雪的密度是400至500公斤/ m³的用水量产生雪几乎等于这个数字。[8]
 
造雪始于河流或水库等水源。水被推到山上的管道上,在泵房里使用非常大的电泵。这些水通过一系列复杂的阀门和管道输送到任何需要造雪的道路上。许多度假村还添加了成核剂,以确保尽可能多的水结冰并变成雪。这些产品是有机或无机材料,促进水分子形成合适的形状,冻结成冰晶。产品无毒、可降解。
 
造雪机有很多种形式;然而,他们都有一个共同的基本原则,即空气和水结合形成雪。对于大多数造雪机来说,雪的类型或“质量”可以通过调节混合物中的水量来改变。对另一些人来说,水和空气只是开或关,雪的质量是由空气的温度和湿度决定的。
 
一般来说造雪枪有三种类型:内部混合,外部混合和风扇枪。这有两种主要的制造方式:空气水枪和风扇。
 
空气水枪可以安装在塔上或地面上的支架上。它使用高压水和空气,而风扇枪使用强大的轴向风扇推动水射流到很远的距离。
 
现代的雪扇通常由一个或多个喷嘴环组成,喷嘴环将水注入风扇气流。一个单独的喷嘴或一小组喷嘴被注入混合的水和压缩空气,产生雪晶体的成核点。这些小水滴和小冰晶随后被强力风扇混合并喷射出来,然后随着它们落到地面,通过周围空气的蒸发进一步冷却。冰的晶体作为种子,使水滴冻结在0°C(32°F)。没有这些晶体,水就会过冷而不是冻结。这种方法可以产生雪当空气的湿球温度高达1°C(30.2°F)。空气温度越低,大炮能造出的雪就越多越好。这是雪炮通常在夜间使用的主要原因之一。水和气流的混合质量及其相对压力对雪量和质量至关重要。
 
现代的雪炮完全由电脑控制,可以自主操作,也可以从中心位置进行远程控制。运行参数有:启动和停止时间、雪的质量、运行时的最大湿球温度、最大风速、水平和垂直方向以及扫掠角(覆盖较宽或较窄的区域)。扫掠角度和扫掠面积可随风向变化。
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