УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 1996 года по МПК A01G15/00 E01H13/00 

Изобретение относится к устройствам, позволяющим осуществлять активные воздействия на локальные метеорологические процессы, например заморозки, путем подогрева, увлажнения и перемешивания нижней части приземного слоя воздуха при помощи теплых и влажных торроидов.

Заморозки одно из наиболее неблагоприятных явлений погоды (особенно весенние), которые связаны с аномальными изменениями температуры на фоне устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 0^оС. Весной и осенью при ясной и тихой погоде в ночные часы поверхность почвы и приповерхностного слоя воздуха охлаждаются до 0^оС и ниже, приводя к возникновению радиационных заморозков, которые обычно имеют локальное распространение,
В настоящее время известны следующие методы борьбы с заморозками: конвекционный обогрев, использование для перемешивания воздуха вентиляционных установок, дымопуски, легкое орошение, прикрытие пленкой и установленное культивирование почвы (Смит К. Основы прикладной метеорологии. Л. Гидрометеоиздат, 1978. 422 с.). Эффективность этих методов зависит от мощности и интенсивности температурной инверсии, скорости поступления холодного воздуха, площади защищаемой территории, длительности заморозка, используемых технических устройств для борьбы с заморозком. Как правило, используемые устройства достаточно дороги из-за использования минерального горючего и недостаточно эффективное их применение приводит к экологическому загрязнению атмосферы (задымление). Эффективность борьбы с заморозками может быть повышена при использовании предлагаемого устройства.

Известно устройство для борьбы с заморозками путем создания тумана (низких облаков), включающее в себя компрессор, контейнер с водой, форсунки для сжигания топлива, сверхзвуковое сопло (1). Недостатком устройства является использование дорогостоящего топлива.

Прототипом предполагаемого изобретения является устройство, которое содержит: камеру сгорания, насадок, электродвигатель, распылитель топлива, состоящий из турбины распылителя и сопла (2). Недостатком прототипа является использование топлива, в частности алюминиевой пудры, что приводит к экологическому загрязнению защищаемой территории.

Задача на решение которой направлено изобретение создание устройства для борьбы с заморозками на локальных участках земной поверхности (сельскохозяйственных) путем повышения температуры окружающего воздуха выше нуля градусов Цельсия и увлажнения атмосферы до величины относительной влажности воздуха, близкой к насыщающей.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемое устройство, включающее существенные признаки, общие с прототипом: насадок и рабочую камеру, генерирующие вихревые кольца (торроиды), содержит новые отличительные признаки: рабочим веществом является вода, которая заменяет дорогостоящее и экологически небезопасное топливо, а нагревателем служит электроэнергия. Регулирование нагрева производится терморегулятором, а уровня воды поплавковым клапаном. Главное отличие заключается в том, что формируемый торроид состоит не из нагретого воздуха и продуктов сгорания топлива, а из нагретого водяного пара, который является составной частью атмосферного воздуха.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для повышения температуры и увлажнения воздуха.

Устройство содержит рабочую камеру 1, насадок 2, регулятор уровня воды 3 с клапаном 4, клапан избыточного давления 5, электронагреватель 6, выключатель электронагревательного прибора 7, терморегулятор 8, емкость для воды 9, вентиль 10, электровыключатели 11, 12, ствол для формирования импульсных колец 13.

Устройство работает следующим образом.

При понижении температуры до установленного уровня (например, до 0^оС) терморегулятор 8 включает электронагревательный прибор 6, который доводит воду в рабочей камере 1 до кипения. В результате перехода определенного количества воды в пар давление в рабочей камере повышается и срабатывает клапан давления 5. На выходном устройстве 2 формируется пароводяной торроид. В результате снижения уровня воды вследствие испарения клапан регулятора уровня воды опустится, нажмет на выключатель электронагревательного прибора и отключит его, а через клапан 4 в рабочую камеру поступит дополнительное количество воды. Если после выпуска тоppоида не произошло повышения температуры воздуха, то терморегулятор включить вновь электронагреватель и цикл повторится.

Оценим эффективность работы устройства на следующем примере: температура воздуха t 0^оС, относительная влажность f 95% защищаемая территория S 500 м², мощность инверсионного слоя h 20 м, скорость ветра 0-1 м/с. Исходя из указанных параметров, объем воздуха, в котором необходимо повысить температуру и увлажнить его до 100% составит:
V 20 x 25 х 20 10000 м³
Дефицит влажности, рассчитанный по психометрическим таблицам, при выбранных условиях составит:
Δ a a₁₀₀ a₉₅ 0,264 г/м³
Необходимое количество испаряемой воды для всего защищаемого объема при штиле составит
m_п Δ a ^. V 0,264 х 10000 2,64 кг
Нагрев воздуха составит
Δt 0,04^°C где С_р удельная теплоемкость водяного пара;
С_в удельная теплоемкость воздуха;
m_п масса пара;
m_в масса воздуха в защищаемом объеме воздуха при средней плотности 1,2 кг/м³;
Δt_п разность температуры между нагретым до 100^оС водяным паром и воздухом, ^оС.

Следовательно, доведенный до 100% насыщения защищаемый объем воздуха одновременно нагреется на 0,04^оС. При дальнейшей работе установки будет наблюдаться процесс туманообразования с дополнительным выделением теплоты конденсации и предотвращением выхолаживания земной поверхности.

Использование: активное воздействие на локальные метеорологические процессы, например на заморозки. Сущность изобретения: техническое решение позволяет бороться с заморозками. Задача решается за счет снабжения устройства электронагревателем и снабжения рабочей камеры клапаном для регулирования уровня воды и клапаном избыточного давления. В результате чего пар в виде вихревого кольца-тороида формируется насадкой, устанавливаемой на рабочей камере. Вихревое кольцо имеет устойчивое образование и позволяет изменить микроклимат над защищаемой территорией. 1 ил.

Устройство для повышения температуры и увлажнения воздуха, содержащее рабочую камеру с выходной насадкой для формирования вихревого кольца, отличающееся тем, что оно снабжено терморегулятором, связанным с электронагревателем для подогрева воды, расположенным в рабочей камере, которая, кроме того, снабжена клапаном для регулирования уровня воды и клапаном избыточного давления, установленным в выходной части рабочей камеры.