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制雪机的工作原理和条件

制雪机的工作原理:
我们看到,水汽在温度低到一定程度时就会凝结(通常围绕着成核剂凝结),并变成冰晶,从而形成了雪。因此,制雪要满足的主要条件是水和低温。
如果将某些成核剂加到水中,会有助于这一过程。水中已经含有很多可以作为成核剂的物质,但是增加成核剂的数量仍是一个好主意,因为这样可确保更多的水滴在落到地面之前就凝结。一种名为Snowmax的天然蛋白质是使用得ZUI广泛的成核剂之一,它吸引水分子的效果特别好。 传统类型的雪枪通过将冷却水和压缩空气结合起来的方式制造水滴。在雪坡上,您会注意到这些雪枪连接到两条不同的软管上,这两条软管又分别连接到空气站和水龙头上。水龙头再连接到两条在雪下甚至地下铺设的管道上。一条管道从湖、池塘或水库中抽水,另一条则从一个空气压缩机中抽取高压空气。
压缩空气主要有三个作用:
它会将水雾化——也就是说,破坏水流,使之变成很多小水滴。
它会将水滴吹到空气中。
它可在水滴飞入空气中时对其进行冷却。
ZUI后一步是使用压缩空气的一个附带好处。当压缩空气时,不同的空气粒子会被紧紧地压在一起,这意味着它们不能像以往那样四处运动了。当释放空气时,空气粒子会散开,它们可以更自由地移动。这意味着粒子需要使用更多的能量,它们会从周围区域吸收热量,从而冷却水滴周围的空气。
另一种常见的制雪机称为无压缩空气雪枪。无压缩空气雪枪使用简单的喷嘴(类似于家用喷雾瓶上的喷嘴),将水雾化成细水雾。然后通过强力风扇将小水滴吹到空气中。这种设计的主要优势在于,您不需要将雪枪与压缩空气供应装置相连,只要提供水和电源就足够了。还有一些雪枪设计实际上利用了高速风扇来使水雾化。
水从液态变为固态要释放很多能量,您必须将它的熔解热除去。熔解热是将冰转换为摄氏0度的液态水所必需的大量热能。如果温度低到一定程度,外界的自然条件将足以使水结冰,但如果外界温度只比冻结点稍低,则需要额外的部件来加速这一过程。有些制雪机有专门的冷却装置,可以在自然条件的温度还没有低到足以完成这项工作时加速冻结过程。
为了使水在落到地面之前有足够的时间冻结,很多滑雪场都利用雪枪塔来造雪。它们只是一些结实的杆柱,用于将雪枪升至雪坡上方。这种装置的另一个优势是,雪枪对滑雪者的干扰会更小一些。由于雪是从上方落下来的,人们会感觉就像自然下雪一样。
在大多数滑雪场,工人会SHOU先堆积一大堆人造雪,然后利用雪道整理设备将雪铺到雪道上。雪道整理机实际上就是拖拉机,只不过它的履带很宽,可以将雪摊开,并压挤雪地,使雪干燥并变成粉状。对于滑雪场而言,定期整理雪道是制雪过程的一个基本组成部分。
制雪机需要什么条件:
制雪机的主要任务是完成大气中成雪云层所做的工作。这些机器并非在任何条件下都能完成造雪工作,它们需要合适的地面天气,就像自然界的雪也需要合适的地面天气才能落到地面并堆积起来一样。为了判断制雪时机,并确保雪的类型正确,滑雪场需要依赖经验丰富的制雪机操作员,这些人通常被称为制雪工。
那么制雪工如何确定条件是否合适呢?事实上,他们需要的信息远非普通温度计所能提供。标准温度计测量大气的干球温度;但是降雪条件中ZUI重要的因素是湿球温度。
湿球温度是干球温度和相对湿度(空气中的水汽含量)的一个函数。液态或固态水通过将一些水蒸发为水汽来冷却自身。蒸发会释放热量,从而降低水中的能量水平。如果大气中水汽过多,则水或雪的蒸发作用就会减弱,因为空气中的水汽已经相当饱和了。因此,在湿度较高时水冷却的速度会比较慢,而湿度较低时水冷却的速度会加快。
根据这个道理,湿度可谓是确定降雪条件的一个非常重要的因素。如果湿度低到一定程度,那么即使干球温度比冰冻温度高几度,也可以得到雪。如果相对湿度为,则湿球温度和干球温度将完全相同。但此时,即使湿球温度和干球温度均为冰冻温度,得到的也可能是水而不是雪,这是因为空气中的饱和湿度大大减缓了冷却过程。
如果温度在摄氏-1度左右,则需要很低的相对湿度(不到30%)才能得到合适的制雪条件。如果温度不到摄氏-6.7度,即使相对湿度为,您也可以轻松制雪。摄氏-10.6到-7度是制雪的理想温度。