Термодиффузионная камера

Термодиффузионная камера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическиз т есиублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

<»859983 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 171279 (21) 2855620/18-10 с присоединением заявки HP (23) Приоритет—

Опубликовано 300881 ЬюллетеH> HP 32

Дата опубликования описания 3008.81 р )м. к.

G 01 И 1/00

Государетвеииый комитет

ССС Р яо деаам изобфетеиий и открытий (53) УДК 531. 508 (088. 8) i

Г.Н.Липатов и Г.Л.Шингарев I

1. 1 " з

Одесский ордена Трудового Красного Знам ни "< (, государственный университет им.И.И.Мечникова-= (72) Авторь изобретения (71) Заявитель (54) ТЕРМОДИФФУЗИОННАЯ KANEPA

Изобретение относится к метеорологии и физике аэрозолей и может быть использовано для изучения процессов конденсации.

Известны устройства для измерения спектра атмосферных ядер по пересыщениям, основанные на подсчете числа капель, выросщих на ядрах в термодиффузионных камерах, где пересыщения создаются в результате молекулярного тепломассообмена через неподвижный воздух в плоских камерах, противоположные стенки которых непрерывно смачиваются и поддерживаются при разных температурах (1).

Наиболее близкой к предлагаемой является термодиффузионная камера, состоящая иэ двух плоских поверхностей, которые образуют щелевой канал, термостатов для поддержания этих поверхностей при разных температурах и устройства для их.непрерывного смачивания (2).

Однако это устройство не позволяет создавать отрицательные.пересыще.ния и требует длительного времени для установления стационарного режима камеры при изменении ее теплового режима. Процесс измерения при этом сложно автоматизировать.

Цель изобретения — устранение укаэанных недостатков.

Укаэанная цель достигается тем, что термодиффузионная камера, содержащая.две плоские термостатируемые параллельные пластины, которые образуют щелевой канал, устройство для непрерывного смачивания пластин, снабжена проницаемы и нейтральным для молекул газовой смеси нагревательным элементом, установленным в щелевом канале.

При этом нагревательный элемент выполнен в видЕ металлической сетки.

На фиг.1 изображена схема термрдиффуэионной камеры; на фиг.2 - графики, иллюстрирующие работу камеры с нагревательным элементом.

Две параллельные пластины 1, обтянутые батистом или фильтравальной бумагой, образуют плоскую щелевую камеру. Между ними помещен сетчатый нагревательный элемент 2. Термостаты

3 служат для поддерживания температуры пластины на заданном уровне, а источник 4 нагрева задает температуру нагревательного элемента 2. Устрой"тво 5 обеспечивает непрерывное смачивание поверхностей пластин 1.

859983

15 (С1л (С1) (2) (Т ), (3) (Здесь Т мерения.

Фэрмула изобретения

С„ (Т ),—

С„(Т" ) Термодиффузионная камера работает следующим образом.

При помощи термостатов 3 устанавливают заданные температуры пластин

1, например 20ОС и ЗОО С. Затем при помощи устройства 5 подают к внутренним поверхностям пластин 1 жидкость, например дистиллированную воду, В результате процессов молекулярной диффузии и теплопередачи в йространстве между пластинами возникает положительное пересыщение. Затем при помощи источника 4 производится нагрев сетчатого нагревательного эле мента до заданной температуры, напри мер, до 30 С. При этом н зоне между верхней пластиной 1, нагретой до температуры 30 С, и сетчатым нагревательным элементом 2 устанавливается отрицательное пересыщеные. Уменьшение температуры сетчатого элемента приводит к повышению пересыщения.

Таким образом, не изменяя температуру пластин 1 можно регулировать пересыщение от отрицательных до положительных величин, соответствующих работе камеры без сетчатого нагревательного элемента 2.

Физическая сущность изобретения состоит н возможности разделения процессов передачи тепла и массы путем внедения проницаемого и нейтрального для молекул газовой смеси на-, гревательного элемента. Изменения температуры этого элемента влияют только на распределение температуры в камере, но не влияют на распределение концентрации пара. Отсюда и следует возможность управления пересыщением.

Если расстояние между стенками камера много меньше размера смоченных поверхностей, то распределение температуры Т(х) и концентрации пара

С (X ) в камере описыв ают ся следующими зависимостями:

-III(Т(Т(х) — — х+Т, x6(olс(Л )

Т(х) = х+ С1, х6 л л ((l х (о,dl температура более нагретой стенки; температура холодильника; температура нагревательного элемента; расстояние от нагретой стенки камеры до нагревательного элемента; концентрации насыщенных паров вблизи поверхносI тей стенок камеры.

Температура нагревательного элеII I мента Т не может быть ниже темпе М ратуры Т, которая соответствует температуре нагревательного элемента, т.е. (к % Т" -Т

T Т = — д + Т.

Д

lIl

Если Т (Т „ то на этом элементе идет конденсация пара, что приводит к изменению режима, описынаемого формулами (1)-(3) . д.ересыщение Д (х) находится по формуле

G (х)

Д (х)— (5

С э (< ))е оа3

На фиг.2 цифрой 1 обозначены графики, характеризующие работу обычной камеры (без нагревательного элемента), П - режим камеры с нагревательным

2О элементом, когда Т >Т ) Т, М вЂ” слуill чай, когда Т =Т. Температура Т ( сетчатого нагревательного элемента влияет только на распределение температуры в камере, которая определя- ет концентрацию насыщенных парон (Т(х)), но не влияет на распределения концентрации пара, которое зависит только от температур Г и Т

l/

Увеличивая температуру нагревателя г1 ((( увеличивают концентрацию насыщенных паров. При этом концентрация пара в камере не изменяется. Следовательно (см,формулу 5), пересыщение уменьшается (кривые П на фиг.2) и мэжет быть, например при Т = Т отрицательным (кривые И на фиг.2).

Испытания камеры показали, что изменяя температуру сетки можно регулировать пересыщения н камере без изменения термостатируемых пластин. В

QQ .частности, если Т Ъ Т то на атмос(( ферных ядрах идет конденсация, так как Д 0 и в камере образуется туман. Если температуру Т сетки под( нять до температуры Т верхней пластины, то туман исчезнет, что полностью подтверждает возможность создания отрицательных пересыщений.

Переход от данного режима камеры, задаваемого температурой нагревательного элемента, составляет 20-30 с, в то время как для обычной камеры подобный переход доходит до 30 мин.установка программного регулятора темпепатуры позволит автоматизировать из1. Термодиффузионная камера, содержащая дне плоские термостатируе(ые параллельные пластины, которые эбразуют щелевой канал, и устройство пля смачивания пластин, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений актив859983 ности ядер конденсации эа счет создания отрицательных пересыщений, сокращения времени и автоматизацйи измерений, камера снабжена проницаемым и нейтральным для молекул газовой смеси нагревательным элементом, установленным в щелевом канале.

2. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в ней нагревательный элемент выполнен в виде металлической сетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Saxena V.K,, Burford I.N., Кавsner I.Ь. Operation ofa thermal diffusion chamber for measurements on

c1ond condensation nuclei..I.Atm.$с! .

1970, ч.27, 9 1.

2. Старожилова A.È.Äèôôåðåíöèàëüный счетчик ядер конденсации. Сб.Исследования в области поверхностных сил. М., Изд-во АН СССР, 1961.

859983

c(xj

Т .Т"

Фиг.2

Сосавитель И. Сумцов

Редактор М.Лысогорова Техред M.Ðåéâåñ Корректор С.Корниенко

Эакаэ 7542/70 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4