冰阔落里的透明冰块,可能是冬奥会溜冰场的远房亲戚( 二 )
那么 , 这个跨临界是啥意思呢?其实也很简单 , CO?的临界温度是31.1℃ , 临界压力是7.38MPa 。 冬天冰场室温较低 , CO?只在液态与气态中转变 , 此时 , 制冷系统在亚临界运行 。 但如果在夏天 , 室温较高时 , CO?吸热可能会超过临界温度 , 进入超临界流体相 , 回到储液器之后 , 经过冷却 , 重新转变为液态 。 这时 , CO?制冷系统便在跨临界运行 。 物质的超临界相是指物质在高压高温下一种特殊相 。 这种状态下 , 物质已经没有气体与液体之分了 。
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CO?相图|图源自网络
CO?直接蒸发式制冷优点十分突出 。 CO?作为天然制冷剂对自然无危害 , 不可燃 , 无毒无味 , 只在浓度很高的时候才会对人体产生危害 , 价格低廉容易制取;冰面温度均匀性好 , 冰面温差不超过0.5℃;传热效率高;CO?单位容积制冷量大 , 所需管网管径小 , 所需泵扬程小;当然 , 这种制冷方式也不是全是优点 。 CO?直接蒸发式制冷中管路润滑油十分重要 , 因此需要设计回油系统 , 另一方面 , CO?直接蒸发式制冷中管网运行压力高 , 对管网强度 , 焊接工艺要求都很高 。
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CO?跨临界直冷技术场地构造|图源自参考资料2
了解了制冷技术后 , 那我们就来看看究竟怎么制冰吧 , 先来看看我们的主角——国家速滑馆 。
冰丝带
冰丝带国家速滑馆 , 是本次冬奥会唯一新建场馆 , 其将与“鸟巢”、“水立方”共同组成“双奥”之城标志性建筑群 。
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“冰丝带”国家速滑馆|图源自冬奥官网
在“冰丝带”冰面的铺设中 , 制冰师要用花洒一层一层地均匀地在场地上洒水 , 洒水时应保证步调一致 , 这样才能保证水层均匀 , 才能保证冰层均匀 , 洒的水也有讲究 , 用的是去除杂质的纯水 。 这样的洒水过程至少要进行四五十次 , 才能完成 。 对于速滑场馆 , 冰面厚度一般要求在40-50mm , 400米的冰面铺设至少要一周以上 , 在制冰完成后 , 还要经历整冰和去冰融冰 , 才能得到符合要求的冰面 。
如此复杂和精细的过程都是为了保证运动员的安全与发挥 , 冰面的任何瑕疵 , 都会给运动员带来致命失误 , 甚至让运动员受伤 。 速滑馆要求冰面要平整 , 没有气泡和裂痕 。 举个例子 , “冰丝带”的冰面铺设完成后 , 任意3平方米的最大误差 , 不超过2mm , 可见制冰之精细 。
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“冰丝带”速滑馆布局图|图源自参考资料1
为了提高冰面质量 , 溜冰场可能还会在冰里加牛奶 , 这时因为牛奶油性大 , 往冰里加牛奶可以提高冰的弹性和抗裂能力 , 即使面对冰刀也可以减少划痕 。 不过 , “冰丝带”可没有用牛奶 , 指望去现场吃牛奶刨冰的朋友可以安心看比赛了 。
说到这 , 不知道大家有没有意识到一个问题 , “冰丝带”里的冰要求没有裂痕和气泡 , 那我能不能利用这种制冰技术在家里去制作冰可乐里的冰块呢?
透明冰块
当然是可以的 , 你也可以先撒很薄的一层水 , 等水凝成冰后 , 再在冰上继续洒水 , 让其凝固 , 如此下去 , 你也可以得到一大块没有气泡的冰 。 不过还有更简单的方法 , 你可以用一个保温箱 , 里面放满水 , 去掉盖子 , 放进冰箱 , 慢慢冷冻 , 不要彻底冻透 , 冻住上半部分就可以 , 让下半部分还是液态 , 这样冻好的上半部分就是没有气泡的“完美”冰块了 。
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