[发明专利]磁粒子磁热除冰方法及装置

说明书

本发明提供一种磁粒子磁热除冰方法及装置，针对飞机覆冰覆雪、道路覆冰覆雪和电力系统输变电设备覆冰覆雪，将磁性颗粒作为防除冰雪涂层或置于被覆冰雪物体表面，包括被覆冰物体表面和被覆雪物体表面，利用外加激励源激励线圈产生磁场，磁场作用于磁性颗粒，由于弛豫损耗、磁滞损耗或磁化能量积累效应，将磁能转换为热能，提高磁性颗粒所在位置的温度，去除冰雪层，包括冰层和雪层，实现融冰融雪和除冰除雪。应用本发明方法的磁粒子磁热除冰装置由多模式激励源、线圈、测试系统、控制及显示系统和磁性颗粒介质组成。

技术领域

本发明属于融冰除冰技术领域，具体涉及磁粒子磁热除冰方法及装置。

背景技术

结冰覆冰一直是影响安全出行及生活生产用电的因素之一，包括飞机积冰、道路积冰和电力系统输电线路覆冰等。

飞机积冰是威胁飞机安全的重要因素之一，在遇到低气温、湿度大、降雨、降雪等寒冷天气时，机身表面易出现结冰现象，主要发生在机翼、发动机进气道、风挡玻璃和各种传感器头部等，飞机除冰不及时造成的冰层覆盖，使得飞机升阻特性恶化、改变空气动力性能、影响桨叶叶片转动及飞机传感器被冰层覆盖导致数据有误等，影响飞机的安全性和操作性，无法保证飞机的稳定运行，甚至导致飞行事故。

冬季路面积雪结冰一直是影响寒冷地区交通安全的重要因素。冰雪覆盖路面会导致路面抗滑性能大幅下降，行车制动困难，易引发大量交通安全事故。

我国西部和北方寒冷地区甚至于南方发生大范围恶劣低温降雨雪及冰冻天气，导致输电线路结冰造成的灾难时间时有发生，造成电力系统的巨大损失，并对其安全运行产生了巨大威胁。

如何去除机身、道路及电力系统输变电系统表面的冰层成为亟待解决的问题。

目前，传统的除冰方法包括机械法、化学法和加热法。机械法主要是通过震动、敲击、气囊膨胀或电脉冲除冰法等方式使冰层从物体表面脱落，如电脉冲法是通过脉冲大电流在线圈周围产生瞬态强磁场，进而产生幅值高、持续时间短的机械力，使冰发生破裂和脱落，机械法除冰简单，但容易损伤物体表面和难以评估除冰结构的疲劳寿命；化学法多为通过喷洒除冰液或除冰盐降低水的冰点，进行除冰；加热除冰法通过热量的产生和传递使冰层融化，主要有红外除冰法、电热除冰法、感应加热除冰法，红外除冰法效率较低且结构复杂，电热除冰法是通过控制系统对加热元件进行连续或间歇性加热来进行防除冰，电热除冰法和感应加热法相对具有高效、环保等优点，但仍需进一步提高除冰效率和除冰精度。

随着纳米科学与技术的快速发展以及其与其他学科的交叉融合，纳米技术在材料制备、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术、微电子和计算机技术方面的研究和应用都成为热点。近年来，磁性纳米材料用于医学成像的对比剂、多模式影像探针的研究，以实现精准成像。磁性纳米颗粒在梯度磁场或旋转磁场能产生力学效应，用于调控细胞功能。磁性纳米材料在外磁场刺激下，可产生磁、热、力等物理效应，磁性纳米颗粒的磁感应热效应在组织冷冻复苏、体调控胚胎干细胞治疗糖尿病、药物可控释放、产热效应灭杀肿瘤细胞等方面取得了突破性进展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁粒子磁热除冰方法及装置，实现精准、高效融冰融雪、除冰除雪，它可以弥补现有除冰方法或损伤物体表面影响被除冰物体寿命、结构复杂、效率低等问题，本发明提供了高效、精准控温及精准控制除冰区域的融冰融雪、除冰除雪新思路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁粒子磁热除冰方法，针对飞机覆冰覆雪、道路覆冰覆雪和电力系统输变电设备覆冰覆雪，所述磁粒子为磁性颗粒，作为防除冰雪涂层或置于被覆冰雪物体表面，所述被覆冰雪物体表面包括被覆冰物体表面和被覆雪物体表面，利用外加激励源激励线圈产生磁场，磁场作用于磁性颗粒，由于弛豫损耗、磁滞损耗或磁化能量积累效应，将磁能转换为热能，提高磁性颗粒所在位置的温度，去除冰雪层，所述冰雪层包括冰层和雪层，实现融冰融雪和除冰除雪。