Experimental investigation of artificial snow production in marginal geographic conditions

Abstract

Dette arbeidet hadde som mål å utføre både litteratur og eksperimentell studie av kunstig snøproduksjon i marginale geografiske forhold. Det viktigste bak dannelsen av kunstig snø er vann som eksponeres for kald luft danner agglomerat av frosne dråper. En snøproduserende rigg designet av en norsk utvikler ble brukt til å undersøke prosessen med kunstig snøproduksjon. Den innovative delen av den snøproduserende riggen var en ny, ytre ringformet dyse med dobbel væske som forbedrer dråpesammenbrudd ved lavt vann- og lufttrykk. En teoretisk modell ble utviklet for å analysere bane og varme- og massebalanse for en enkelt dråpe som slippes ut av dysen. Et av eksperimentene som ble utført i løpet av prosjektet, resulterte i 32 kg 490 kg / m3 tetthetsnø med et tidsintervall på 1,5 time, noe som tilfredsstilte måltettheten på 500 kg / m3. Snøen ble produsert ved lavt vann- og lufttrykk sammenlignet med eksisterende teknologi. I tillegg ble bildebehandling utført for å analysere størrelsen og hastigheten til dråpene i sprayen ved å konvertere et høyhastighets kameraopptak til en MatLab-kode. De eksperimentelle målingene ble videre brukt for å bekrefte gyldigheten til den teoretiske dråpesmodellen.

This work aimed to perform both literature and experimental study of artificial snow production in marginal geographic conditions. The principal behind artificial snow formation is water which is discharged as a spray to cold air and becomes an agglomerate of frozen droplets. A snow-producing rig designed by a Norwegian developer was used to investigate the artificial snow production process. The innovative part of the snow-producing rig was a novel twin-fluid external annular sheet nozzle that enhances droplet breakup at low water and air pressure. A theoretical model was developed to analyze the trajectory and heat and mass balance of a single droplet discharged from the nozzle. One of the experiments performed during the project, resulted in 32 kg of 490 kg/m3 density snow with a time interval of 1.5 h, which satisfied the goal density of 500 kg/m3. The snow was produced at low water and air pressure compared to existing technology. In addition, image processing was performed to analyze the size and velocity of the droplets in the spray by converting a high-speed camera recording into a MatLab code. The experimental measurements were further used to confirm the validity of the theoretical droplet model.