Устройство для определения льдообразующей эффективности аэрозолей

Устройство для определения льдообразующей эффективности аэрозолей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсиих

Социалистических

Республик (и)900239 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)M. Кл. (22) Заявлено 120680 (21) 2940660/18-10 с присоелнненнем заявки М (2Э) Приоритет

G 01 W 1/00

Гесудврстввииый квинтет ню денем нзебретеиий н вткрытнй

Опубликовано 2301.82. Б(оллетень М 3

Дата опубликования описания 23Я1.82 (53) УЛ,К. 551. 508.

° 9(088.8) /

Н.А.Березинский и Г.В.Степа фа г (72) Авторы изобретения

l оисокогорний геофиеинескир институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЛЬДООБРАЗУВЯЦЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение GTHocHTGR к метеорологии, а точнее к исследованиям процессов льдообразования с помощью термодиффузионных камер и может быть применено для изучения гаэофазных реакций, фазовых переходов в присутствии зародышей и роста поликристаллов, а также в микробиологии и медицине.

Известные термодиффузионные камеры имеют корпус, выполненный из теплоизолятора. В камере имеются две металлические поверхности, расположенные в одной плоскости или друг над другом с воздушным зазором. Одна поверхность, выполненная в виде кольца (верхняя пластина в другой модификации камеры), смачивается водой и является увлажнителем. Вторая поверхность, расположенная внутри кольца (под увлажнителем), является предметным столиком, на котором устанавливается аэроэольная проба, предварительно осажденная на фильтр или ме2 таллический зеркальный (полированный) диск. Увлажнитель и предметный столик разделены теплоизолятором.

Температуры их рерулируются автономно. Устанавливается температура столика (исследуемого объекта), затеи меняют температуру испарителя, тем самым меняя влажность над объектом.

Таким образом, в зависимости от температуры столика и испарителя можно

10 установить любую влажность над пробой, при которой происходит активация льдообразующих ядер. Этот метод отличается простотой, удобством и выl5 сокой точностью поддержания температуры и влажности 1) .

Недостаток метода связан с истощением водяного пара в камере изза большой плотности частиц в аэроэольной пробе. Гидрофильные частицы поглощают значительную часть водяного пара, а медленный процесс диффузии его от источника не успевает пополнять это истощение. Поэтому для

3 90 активации льдообраэующих ядер, конденсационно менее активных, оставшегося количества пара уже недостаточно, что приводит к существенным ошибкам в определении льдообразующей активности аэрозолей. Эта ошибка растет с увеличением числа частиц в пробе.

Известны динамические термодиффузионные камеры, в которых воздух циркулируют по замкнутому контуру.

Струя воздуха продувается через охлаждаемый до нужной температуры радиатор, насыщалась там водяным паром до требуемой величины и далее проходит над аэрозольной пробой, осажденной на какую-либо подложку (полированный диск, фольгу или фильтр

Водяной пар диффундирует иэ струи воздуха к аэрозольной пробе, увлажняя ее и активируя льдообразующие ядра. Таким образом, принудительное поступление водяного пара к аэрозольной пробе в значительной мере уменьшает его потери, обусловленные поглощением пара большим количеством конденсационно активных ядер (2j

Однако различные части струи охлаждаются не одинаково, а турбулентный характер ее движения еще больше увеличивается неравномерностью увлажнения пробы.

Кроме того, так как температура источника водяного пара, а следовательно, и продуваемого воздуха, всегда выше температуры подложки с пробой, то тепло передается от струи к пробе и температура ее повышается, что ведет к дополнительным ошибкам.

Наиболее близкой к предлагаемой является термодиффузионная камера с теплоизолированным корпусом и окном для наблюдения, содержащая контактирующие с термобатареями увлажнитель и предметный столик для аэрозольной пробы (3).

Однако использование этой термодиффузионной камеры также приводит к существенным ошибкам в определении льдообразующей активности аэрозолей, Цель изобретения - повышение точности определения льдообразующей ак1ивности аэрозолей.

Поставленная цель доостигается тем, что предметный столик для пробы аэрозолей снабжен управляемым подвижным экраном, из паронепроницаемого гидрофобного материала.

0239

О

16

4

На фиг.1 схем-тически показано предлагаемое устройство, на фиг.2столик с пробой и экраном с вырезом, вид сверху.

Корпус камеры 1 вы.,олнен из теплоизолятора. Внутри камеры установлен кольцевой профилированный увлажнитель 2, в который заливается вода. В центре кольца, коаксиально с ним, расположен предметный столик

3, на который устанавливается отполированный металлический диск или фильтр, с предварительно осажденной аэрозольной пробой 4. Сверху камера

5 закрывается крышкой с окном б для наблюдения, имеющим три стекла для предотвращения запотевания. Увлажнитель и столик охлаждаются полупроводниковыми термобатареями 7, которые разделены кольцевым теплоизолятором 8. На столике устанавливается тонкий управляемый экран 9, который закрывает сверху аэрозольную пробу от доступа водяного пара из объема камеры.

Экран 9 может перемещаться по направляющим 10. Управление положением экрана осуществляется двумя нитями 11 и 12, пропущенными через тонкое отверстие в корпусе 1. Нить 12 переброшена через блок 13 внутри камеры.

Устройство работает в следующей последовательности.

На предметный столик 3 устанавливают фильтр или полированный металлический диск 4 с аэрозольной пробой

4 и заливают воду в увлажнитель 2.

Закрыв крышку камеры 5, подают напряжение на термоувлажнитель 2..и термобатареи 7 и охлаждают увлажнитель 2 до нужной рабочей температуры.

После установления расчетной температуры увлажнителя, потянув за нить 12, экраном 9 закрывают пробу

4. Затем понижают температуру пробы до рабочей. Выждав, пока во всем объеме камеры установится расчетное насыпающее давление водяного пара, соответствующее температуре увлажнителя, пробу 4 открывают, потянув за нить

11 ° Аэрозольная проба оказывается при этом в атмосфере с расчетной влажностью и на ее частицах происходит нуклеация воды и льда. Через окно

6 наблюдают эа процессом нуклеации и ведут подсчет образовавшихся ледяных кристаллов, определяя льдообра5 9002 зующую эффективность аэрозольной пробы.

Применение тонкого паронепроницаемого экрана, установленного. непосредственно над аэрозольной пробой, позволяет точно установить режим активации аэрозольных частиц, предотвратив раннюю конденсаци" воДяного пара на них до установления термостатического градиента концентрации во- в дяного пара в камере. Поэтому при таком режиме проявления активируются практически все льдообразующие ядра и льдообразующая активность аэрозолей определяется наиболее полно. Все воз-15 никшие ледяные кристаллы выживают за счет фазовой перегонки водяного пара на кристаллы.

Другие возможные варианты устройства, могут быть такими. Экран изготов-2о лен в виде кругового сектора, вращающегося вокруг вертикальной оси, установленной на кольцевом теплоизоляторе 8. Экран может быть также разделенным на части (до четырех), каждая из 25 которых может вращаться вокруг своей оси. Это позволит одну аэрозольную пробу, осажденную на диск или фильтр, проявлять четыре раза при различных комбинациях температуры и влажности. зо

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

The Second International Workshop on Ice Nuclei. Colorado, О.S.A., 1971

2. Langer G. and Rogers 1. An

Experimental Study of Detection of

1се Nuclei on Nembrane Filters and

ot . er Substrate. 1. Appl Net. ч.14, 1975, No. 14, р.560-570.

3.Авторское свидетельство СССР

525366, кл. G 01 W 1/00, 1974 (прототип).

Устройство для определения льдообразующей эффективности аэрозолей, содержащее размещенные в термодиффуэионной камере с теплоизолированным корпусом и окном для наблюдения, контак» тирующее с термобатареями увлажнитель и предметный столик для аэрозольной пробы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в нем предметный столик снабжен управляемым подвижным экраном из паронепроницаемого гидрофобного материала.

900239

Составитель С.Непомнящая

Техред А. Савка Корректор Л.Бокаан

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Редактор Н. Бобкова

ФЮ Ю ° ЮЮ

Заказ )2 177/64 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Рауэская наб., д.4/5