Способ измерения концентрации ледяных ядери устройство для его осуществления

Способ измерения концентрации ледяных ядери устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ф г

{61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 800779 (21) 2805964/18-10 (5 )+

3 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

0 01 И 1/00

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 2З0581 Бюллетень N0 19 (53) УФ 551.508. .7(088.8) Дата опубликования описания 23.0581

A.Ï.×åðíûé, М.Ф.Белельдинов, Л/И.Сергеева, В .ИЦветков и A.Ã.Ëàêòèoíîâ -", (72) Авторы изобретения

Государственное специальное конструкторское бюро теплЬфизического приборостсяэения,! (73) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ KOHIJEHTPAIIHH

ЛЕДЯНЫХ ЯДЕР И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к метеорологии, а именно к способам и устройствам измерения концентрации ледяных ядер для исследования физики облаков и активных воздействий на облака, а также для определения непредвиденных изменений погоды.

Известен способ измерения концентрации ледяных ядер, который основан !О на непрерывном ро пробы воздуха сверху вниз до счетного устройства. В процессе .прососа пробу увлажняют, охлаждают до температуры образования тумана. Образуют 15 туман при постоянном пересыщении по отношению ко льду, а по отношению к насыщающей упругости водяных паров, величина пересыщений колеблется в широком диапазоне. Так, при.темпе-. 2p ратуре 25 С пробы,охлаждаемой при

-20оС и -15 С, пересыщение о отношению к насыщающей упругости водя- . ных паров изменяется в пределах от пересыщения 200Ъ до недосыщения . 25

15% Г1 °

Однако такой широкий диапазон пересыщений сказывается на микроструктуре образующихся капель тумана. Она существенно изменяется, что вносит 30 погрешность в результаты измерений концентрации ледяных ядер.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, реализуемый устройством, в процессе работы которого происходит непрерывный забор пробы

;воздуха в камеру предварительного охлаждения, проба воздуха охлаждается до требуемой температуры, близкой к О С, и образуется туман.- 3aтем сформированный туман попадает в облачную камеру, где он переохлаждается до температур выпадения кристаллов льда, просматриваемых оптической .системой, и регистрируемых электронным устройством 21.

Недостаток способа состоит в том, что образование тумана в камере предварительного охпаждения и увлажнения происходит при пересыщениях,отличных от естественных облачных. Поэтому капли тумана имеют микроструктуру существенно разную, что отрицательно сказывается на точности измерения.

Цель изобретения — повышение точнос ти измерения концентрации ледяных ядер путем создания естественных условий формирования тумана, имею" щих место в атмосфере.

832517

Указанная цель достигается тем, \ что анализируемый поток увлажняют до двухпроцентного пересыщения водяных паров и затем охлаждают его со скоростью, пропорциональной времени охлаждения в степени 3/2.

Способ осуществляется тем, что в устройстве} содержащем камеру предварительного охлаждения и увлажнения, ! облачную камеру в форме усеченного конуса с двойными стенками, внутренняя из которых пористая, охлаждающие и счетный блоки, камера предварительного охлаждения и увлажнения выполнена в виде двух вертикально ориентированных цилиндров, расположенных один в другом, причем внут" ренний выполнен из пористого материала и связан с автономным охлаждающим блоком.

С целью уменьшения погрешностей счета числа кристаллов в устройстве за счет попадавших в счетный блок под действием силы тяжести капель тумана, образовавшегося в камере предварительного охлаждения и увлажнения, последняя может быть размещена под облачной камерой.

Такое расположение и исполнение камеры предварительного охлаждения и увлажнения необходимо для реализации предлагаемого способа полу-. чения величин пересьпщений, имеющих место в естественных облаках. Во внутреннем объеме камеры предваритель ного охлаждения и увлажнения поддерживается определенная Разность температур путем подачи во внутреннюю камеру с пористыми стенками жидкости, имеющей температуру более низкую, чем температура исследуемого воздуха. 11ри этом стенки наружной камеры статируются при температуре, равной температуре исследуемого воздуха. Величина температуры жидкости, подаваемой во внутреннюю камеру, рассчитывается по формуле (ЕГТ1)+ Еж „1 (1} ду,О/р (yF Т +Т2 ) где S,},о/„- величина максимального пересьпцения;

Е(Т ) — насьпцающая упругость водяного пара при температуре исследуемой пробы;

Е(Т, ) — насыщающая упругость водяного пара при температуре, полученной из формулы;

Е (" / — насыщающая упругость водяного пара при средней температуре,. причем S Ä4 принимают равной от

0,1 до 1В, что имеет место в естественных облаках.

Таким образом, формирование тумана осуществляют при контролируемых пересьпцениях, по величине равным естественным облачным, что способствует образованию капель тумана со стабильной микроструктурой. Далее, сформированный в таких условиях туман, охлаждают до низких температур, при которых происходит выпадение кристаллов. 11ри охЛаждении могут возникнуть неконтролируемые пересыщения, превьпаающие Я ф .

Чтобы этого не возникло, температуру тумана понижают по закону, пропорциональному времени в степени три вторых.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство состоит из теплоизолированных камер 1 и 2, жестко связанных .друг с другом и расположенных вертикально друг над другом. Камора 1 предназначена для предваритель20 ного охлаждения и увлажнения исследуемой пробы с образованием тумана.

Для получения тумана с пересыщением,> соответствующим естественным облачным условиям, вр внутреннем объеме

25 3 камеры 1 выполнена вторая камера

4 с пористыми стенками 5 и насосом б для подачи в камеру 4 охлаждаемой термоэлектробатарее 7 води. Для увлажнения исследуемой пробы камера

1 имеет внутреннюю пористую стенку

8 и охлаждающее устройство 9. Камера

2 предназначена для переохлаждения тумана .до отрицательных температур с выпадением кристаллов. Камера 2 представляет собой усеченный конус с двоиными стенками,10 — наружная и 11 — внутренняя из пористого материала. Полость между стенками служит коллектором 12 антифриза и сообщена с охлаждающим устройством 13. В

40 верхней части камеры 2 находится счетное устройство 14 для счета концентрации ледяных ядер. Обе камеры покрыты теплоизоляцией 15.

Устройство работает следующим

45 образом.

Устанавливают просос воздуха снизу вверх и забирают пробу в камеру 1, в объеме 3 которой поддерживается разность температур стенки

5 внутренней камеры 4, в которую ,подается насосом б вода, охлаждаемая до температуры Т с помощью термоэлектробатареи 7 и стенки 8 камеры 1, охлаждаемой до температуры исследуемой пробы Т с помощью охлаждающего устройства 9. Температура Т рассчитывается по формуле при заранее заданной величине пересыщения, которая при образовании естественных облаков, как правило, ® изменяется в пределах от 0,1 до 1%.

Проба воздуха увлажняется и охлаждается в разнотемпературном объеме

3 камеры 1 до образования тумана, имеющего пересыщение, равное по 5 величине пересыщению в естественных

832517 облаках и стабильную микроструктуру. Далее туман просасывается в ка-. меру 2,.охлаждаемую антифризом из теплообменника охлаждающего устройства 13 до отрицательных температур и переохлаждается. Чтобы стенки-камеры 2 не покрывались льдом, камера имеет внутреннюю пористую стенку

11, сквозь поры которой просачивается антиобледеняющая жидкость. Переохлаждение осуществляют со скоростью вычисляемой по формуле

ЛТЬ=Т„- Цр,(1 3/2 (2) где ЬТя — скорость охлажденияу

То — температура тумана на выходе из камеры 1;

Т и - температура тумана на рас- 5 стоянии h от выхода из камеры 1; коэффициент пропорциональности.

С такой скоростью туман охлажда- 20 ется до выбранной температуры проявления ледяных ядер, которая поддерживается в камере определенное .время, пока на ледяных ядрах не образуются кристаллы., которые попадают в счет-25 ное устройство, определяющее концентрацию ледяных ядер.

В результате усовершенствования конструкции камеры предварительного охлаждения и увлажнения повысилась у) степень точности измерения концентрации ледяных ядер, так как в ней возможно моделировать условия образования тумана, соответствующего естественным атмосферным условиям. 35

Формула изобретения

1. Способ измерения концентРации 4О ледяны с ядер путем увлажнения и охлаждения анализируемого потока воздуха с последующим счетом выросших кристаллов льда, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности путем приближения условий измерения к естественным, в нем анализируемый поток увлажняют до двухпроцентного пересыщения водяных паров и затем охлаждают его со скоростью, пропорциональной степени 3/2 времени охлаждения.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее камеру предварительного охлаждения и увлажнения, облачную камеру в форме усеченного. конуса с двойными стенками, внутренняя из которых пористая, охлаждающие устройства для каждой камеры и счетный блок, размещенный в верхней части облачной камеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в нем камера предварительного охлаждения и увлажнения выполнена в виде двух вертикально ориентированных цилиндров, расположенных один в другом, причем внутренний выполнен из пористого материала и связан с введенным в устройство автономным охлаждающим блоком.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей счета кристаллов, в нем камера предварительного охлаждения и увлажнения размещена .под облачной камерой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. AIofs D.J. и Nahuta,Р.С. Proceedings of the Vill internatio.

naI conference on nucIeation .Ì., Гндрометеоиздат, 1975, р.278.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 679904, кл. G 01 W 1/00, 1970 (прототип).

832517

Составитель С.Непомнящая

Техредж. Кастелевич КорректоРС ° екмар

Подписное

Филиал ППН Патент, r. Ужгород, ул.Проектная,4

Редактор Н.Пушненкова

Заказ 4083/88 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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