长距离输水渠道电热防冰冻技术现场试验及功率计算

因冬季水面冻结,寒区渠道的停水期最长可达半年,对渠道输水效益的发挥和当地经济发展影响巨大。为延长寒区渠道冬季的输水时长,研究团队前期提出了长距离输水渠道电热防冰冻技术,并开展了室内模型试验。在前期模型试验的基础上,研发了3种铝制传热装置,选取集肤发热电缆,设计了电源控制和加热功率控制电路,在新疆635工程50 km处的退水渠上建立了现场试验段,进行了历时一个冬季的现场试验观测。同时,理论推导了保持加热区渠水不结冰的加热功率计算式。现场试验结果表明,所设计的电加热系统可以保证渠道冬季输水时不形成岸冰,有效延长渠道冬季运行时间;所设计的传热板传热效率较高,环境温度为-20 ℃时,维持加热装置附近5 cm范围内的水体不结冰,所需要的加热功率为120 W/m;环境温度为−15 ℃时其所需的加热功率为84 W/m,与保障输油工程冬季正常运行的加热功率相比,装置能耗较低。推导的不同环境温度下加热功率的计算式,可以准确计算保障渠道冬季运行的加热功率,为加热电路容量设计提供理论基础。