Способ измерения водности облаков и устройство для его осуществления

Способ измерения водности облаков и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области метеорологии и в других областях народного хозяйства для измерения массы сконденсированной в воздухе воды Сущность изобретения: отделяют капли воды от воздушного потока, испаряют воду без обдува воздухом измерительного нагревателя. Устройство содержит воздуховод с перфорированными стенками, выходное отверстие его закрыто улавливающей конусом-подложкой, а нагреватель установлен снаружи воздуховода позади экрана, причем, измерительный и опорный нагреватели установлены на периферии воздушного потока с противоположных его сторон. Указанные отличительные признаки повышают точность измерений и снижают энергетические затраты 2 с п флы, 1 ил

СОЮЗ COBE ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 W 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОЫСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 (Л V1

1 ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4923166/10(22) 01.04.91 (46) 15.12.92, Бюл. № 46 (71) Высокогорный геофизический институт (72) Н.А, Березинский и M,Ã, Жигатов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 711517, Мкл.5 G 01 W 1/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹342159,,Мкл, 5 G 01 W 1/00, 1979, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВОДНОСТИ ОБЛАКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в области метеорологии и в других областях народного хозяйства для измерения массы сконденсированной в

Изобретение относится к гидрометеорологии, в частности к измерению содержания сконденсированной фазы воды в облаках и туманах, и может быть использовано в других областях народного хозяйства для измерения массы сконденсированной жидкости в газовой среде.

Известен поточный измеритель водности облаков и туманов, включающий измерительный нагреватель, установленный в коническом углублении на торце цилиндра навстречу набегающему воздушному потоку и опорный нагреватель, установленный заподлицо на боковой поверхности цилиндра.

Облачные капли, попавшие на измерительный нагреватель, испаряются и понижают его температуру. Измерение водности осуществляется сравнением температур измерительного и опорного нагревателей.

В данном решении имеется тепловое взаимодействие измерительного и опорного нагревателей из-за их последовательного расположения относител ь но воздуш ного

БЫ 1781655 A1 воздухе воды. Сущность изобретения: отделяют капли воды от воздушного потока, испаряют воду без обдува воздухом измерительного нагревателя. Устройство содержит воздуховод с перфорированными стенками, выходное отверстие его закрыто улавливающей конусом-подложкой, а нагреватель установлен снаружи воздуховода позади экрана, причем, измерительный и опорный нагреватели установлены на периферии воздушного потока с противоположных его сторон. Указанные отличительные признаки повышают точность измерений и снижают энергетические затраты. 2 с.п.флы, 1 ил, потока. Турбулентные движения воздуха в облаке обдувают боковую поверхность опорного нагревателя и снижают точность измерения водности. При больших значениях водности крупные капли выбрасываются воздушным потоком из конусного углубления на торце цилиндра, что также снижает точность измерений. Измерительный нагреватель обдувается встречным потоком воздуха, что требует значительных затрат электроэнергии на поддержание его температуры, Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является измеритель водности двухфазных туманов, работающий по калориметрическому способу: улавливании капель на установленный в потоке нагреватель, их испарении и сравнении температуры измерительного и опорного нагревателей, Измеритель содержит воздухопровод с двумя последовательно расположенными камерами, в которых установлены перпендикуляр1781655

35

45

55 но воздушному потоку плоские нагреватели. Сравнение гемператур обеих камер производится с помощью термопар.

Это техническое решение имеет следующие недостатки; измерение водности вызывает противофазное изменение температуры воздуха в первой камере, что влечет за собой изменение температуры опорного нагревателя, при большой водности крупные капли сдуваются воздушным потоком с измерительного нагревателя и попадают на опбрный нагреватель, внося искажения в результат измерения; измерительный и опорный нагреватели находятся в воздушном потоке и потому для поддержания этих рабочих температур требуются большие затраты электроэнергии.

Целью изобретения является повышение точности измерений и снижение энергетических затрат, Указанйая цель достигается тем, что облачные капли выделяют из облачной среды и производят их испарение вне воздушного потока. Капли улавливаются на боковую поверхность конуса-подложки и по инерции стекают к его основанию с нагревателем, а воздух просачивается через перфорированные стенки воздуховода, в котором находится конус — подложка.

Поставленная цель достигается также тем, что измеритель содержит обтекаемый кожух с впускным и выпускными отверстиями; в кожухе установлен воздухопровод в виде трубы с перфорированными стенками, s торце которого установлена улавливающая подложка в форме конуса вершиной навстречу потока облачной среды; измерительный нагреватель установлен на наружной поверхности воздухопровода в области расположения основания конуса-подложки и снабжен экраном, а опорный нагреватель установлен в начале перфорированного участка воздухопровода, Сравнение предлагаемых технических решений с прототипом показало, что заявляемый способ отличается сепарацией облачной среды на капли — воздух с испарением воды без непосредственного обдува нагревателей воздушным потоком; заявляемое устройство отличается формой воздухопровода: закрытым выходным отверстием и наличием перфорированного участка стенок; формой подложки для улавливания облачных капель; расположением измерительного и опорного нагревателей на противоположных концах перфорированного участка воздухопровода. т.е. параллельно относитецию .воздушного потока; установкой нагревательной не в потоке, а на его периферии. Все это указывает на соответствие заявляемых решений критерию

"новизна", Анализ известных технических решений показывает, что улавливание капель иэ воздушного потока на подложку известно.

Во всех случаях улавливающая подложка (если она неподвижна) непосредственно обдувается воздушным потоком, который срывает часть воды с подложки при значительном ее накоплении в условиях больших значений водности, а обдуваемые нагреватели затрачивают большое количество электроэнергии на компенсацию тепла, снимаемого обдувом. В заявляемом решении улавливающая подложка и нагреватели вынесены на периферию воздушного потока, что устраняет негативные последствия их прямого контакта. Конусная форма улавливающей подложки способствует быстрой доставке уловленной воды к нагревателю, что снижает инерционность и повышает точность измерений. Установка измерительного и опорного нагревателей параллельно Относительно воздушного по-. тока устраняет их взаимное влияние друг на друга. Таким образом, указанные отличия заявляемых технических решений можно считать "существенными", Предлагаемый способ измерения водности облаков осуществлен в устройстве, схематически показанном на чертеже, Оно содержит воздухопровод 1 с заборным патрубком 2 и перфорированным участком 3, конус-подложку 4, измерительный 5 и опорный 6 нагреватели. экран 7, обтекаемый кожух 8 с выпускными патрубками 9, трубчатый кронштейн 10, Устройство работает следующим образом, Облачная среда поступает в воздухопровод 1 через заборный патрубок 2. В области перфорированного участка 3 через множество дренажных отверстий воздух выводится из воздухопровода 1, а водяные капли по инерции доходят до кон )са подложки 4, улавливаются им и рассекаются к нагревателю 5, проходят через дренажные отверстия в конце перфорированного участка 3. На нагревателе 5 вода испаряется, что приводит к понижению его температуры, Измерение водности производится сравнением температур измерительного 5 и опорного нагревателя 6, на который вода не попадает, Просочившись через дренажные отверстия перфорированного участка 3 воздух проходит по кольцевому пространству между воздухопроводом 1, экраном 7 и обтекаемым кожухом 8 и через выпускные отверстия 9 выходят наружу, Кронштейн 10 служит для крепления всего устройства на летательном аппарате, 1781655

Составитель Н, Березинский

Техред М,Моргентал Корректор М,Ткач

Редактор Т,Иванова

Заказ 4273 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,-Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Перфорированный участок 3 воздухопровода 1 выполнен из мелкоячеистой (20 мкм) сетки для обеспечения большой пористости и высокого коэффициента захвата мелких капель при малой скорости воздуш- 5 ного потока, Мелкие облачные капли. осевшие на сетчатой стенке воздухопровода сливаются и под действием тангенциальной составляющей воздушного потока и поверхностного натяжения переносится вниз по 10 потоку, достигают иэмерительнго нагревателя и, испаряясь, понижают его температуру, производя, таким образом, вклад в значение измеряемой водности. Измерительный и опорный нагреватели установле- 15 ны не в потоке, а на его периферии в области перемешивания струи с покоящимся воздухом подкожухного пространства, так что интенсивность съема тепла с нагревателя не происходит, экран 7 предохраняет нагрева- 20 тель 5 от обдува турбулентными потоками, в то же время вариации внешней температуры учитываются. Измерительный и опорный нагреватели установлены нэ противоположных концах перфорирован- 25 ного участка 3 воздухопровода 1 для исключения из взаимного влияния друг на друга.

Кожух 8 предохраняет нагреватели 5 и 6 от воздействия боковых движений воздуха в облаке. 30, В единице объема облачной среды масса аодьгприблизительно в 1000 рэз меньше массь1 : воздуха, поэтому полезные затраты анели -на нагрев и испарение воды составляют "М3начительную часть от общих за- 35 трат. Устранение прямого обдува нагревателей приводит к значительной (более 80,) экономии электроэнергии, что позволяет более точно производить измерение водности и сделать прибор переносным с автономным блоком питания.

Формула изобретения

1. Способ измерения водности облаков, при котором улавливают облачные капли на подложку и испаряют их, измеряют температуры опорного и измерительного нагревателей и сравнивают их, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения энергетических затрат, производят выделение облачных капель из воздушной среды и затем осуществляют их испарение вне воздушного потока.

2. Устройство для измерения водности облаков, содержащее воздухопровод с заборным и выходным патрубками, опорным и измерительным нагревателями и подложку, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и снижения энергетических затрат, в него введены кожух с входным и выходным патрубками и держатель, воздухопровод выполнен с перфорированным участком и обтекаемым экраном на выходном патрубке, подложка выполнена в виде конуса, обращенного вершиной к входному патрубку воздухопровода, и установлена между обтекаемым экраном и держателем, измерительный нагреватель установлен на наружной поверхноСти подложки. опорный нагреватель установлен на наружной стороне в начале перфорированного участка воздухопровода, а воздухопровод установлен в кожухе с зазором,