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不知不觉 , 2022年冬奥会即将迎来闭幕式 , 这些天看比赛的小编也是非常兴奋 , 都无心工作了 。
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本次第24届冬季奥林匹克运动会由北京市与张家口市携手举办 , 北京市也成为世界首个举办过夏季奥运会和冬季奥运会的城市 。
冰雪运动的历史
说起冬季的冰雪运动 , 咱们可就有的唠了 。 根据最新的观点 , 冰雪运动可能起源于我国新疆阿勒泰地区的旧石器时代晚期 , 距今足有一万多年了 。
除了滑雪 , 滑冰也很早就出现了 。 早在汉代 , 就有“踏羊角”的记载 , 所谓“踏羊角” , 就是用羊角制成简单的滑冰器具在冰面滑行 。 至于清朝就更厉害了 , 清朝起于山海关外 , 也就是我国东北 , 那嘎达 , 老适合滑冰滑雪了 , 满人不仅利用滑冰滑雪狩猎 , 甚至还用来行军作战 , 努尔哈赤便曾利用“乌拉滑子”昼夜行军上千里作战 。 清朝建立以后 , 冰上活动“冰嬉”也成为宫廷体育娱乐活动参与人数曾达到一千六百人之多 。
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冰嬉图|图源自参考资料1
人工冰场
不过要说起滑冰 , 你得有冰啊 , 一直以来 , 人们都只能在天然冰面滑冰 , 直到19世纪 , 机械制冷技术帮助我们实现了人工建造冰场 , 滑冰这项运动终于不再受制于天气了 。
人工建造的冰场通常会在场地下方建造混凝土层 , 并在混凝土层中预埋管网 , 低温的液体在管网中不断循环 , 降低混凝土层温度至水的冰点之下 , 这样就可以在混凝土层之上冻结冰层 , 建造冰场 。
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典型人工冰场场地构造|图源自参考资料2
本次冬奥会 , 秉承着“绿色奥运”的理念 , 我们在场馆建设方面便着重考虑了环保的因素 。 因此本次冬奥会的速滑场馆是奥运史上首次大规模使用CO?跨临界直冷技术 , 不仅高效而且环保 。
CO?跨临界直冷技术
人工冰场的关键便是人工制冷 , 人工制冷又可以分为间接制冷与直接蒸发式制冷 。
间接制冷 , 即载冷剂制冷 。 其原理很简单 , 就是利用液氨或氟利昂做制冷剂 , 通过制冷机组运行为载冷剂降温 , 再利用低温的载冷剂再冰场下方混凝土层的管网中 , 并通过载冷剂冷却冰层 。 载冷剂一般选用乙二醇或盐水 , 低温载冷剂在冰层下方管网中流动 , 通过热交换吸收热量 。
间接式制冷的优点显而易见 , 这种制冷方式只需要很少的制冷剂 , 比较安全;管道可以使用塑料管 , 成本低 。 但缺点也比较突出 , 首先是制冷剂方面 , 液氨制冷剂易于制取、价格低廉、性质优异、不破坏臭氧层、无温室效应……但!液氨有毒 , 一旦泄露 , 会有刺激性气味 , 且容易引起燃烧和爆炸 。 而氟利昂则是非常好的制冷剂 , 但大家也知道 , 氟利昂会破坏臭氧层 , 为落实《蒙特利尔议定书》 , 氟利昂作为制冷剂已经被逐渐淘汰 。
直接制冷便没有载冷剂 , 全程只有CO?在管网中流动 , 其原理图如下图所示:
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CO?跨临界直冷技术原理图|图源自参考资料3
CO?经压缩与冷却后 , 转变为液态 , 液态CO?经泵泵入冰场下方管网 , 冰场在这里就相当蒸发器 , 液态CO?在管网中蒸发吸收热量(当然不是全部CO?都会蒸发) , 实现降温的目的 。
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