РАСТВОР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕПЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ ТУМАНОВ И ОБЛАЧНОСТИ НИЖНЕГО ЯРУСА Российский патент 2010 года по МПК A01G13/06 A01G15/00 

Изобретение относится к области активных воздействий на гидрометеорологические процессы, предназначено для создания теплых искусственных туманов и облачности нижнего яруса и может быть использовано в сельском хозяйстве для защиты растений от заморозков, рассеяния тумана в аэродромах и для борьбы с загрязнением воздуха.

Продолжительность опасных заморозок с понижением температуры до минус 2-3°С (минимальное значение до минус 5°С) редко превышает 2,5 часов. Повышение температуры на 2,5-3,0°С практически обеспечивает сохранение сельскохозяйственных культур. Для создания необходимого теплового эффекта на больших площадях и непосредственное повышение температуры на эту величину связано со значительными энергетическими и материальными затратами.

В настоящее время существуют различные способы борьбы с заморозками - задымление растений путем сжигания различных химических составов или наиболее распространенный метод окуривания посредством сжигания дымовых куч [1-5].

В последнее время нашел применение способ орошения и дождевания в целях защиты растений от заморозков. Основная идея этого способа заключается в дополнительном увлажнении почвы, что приводит к увеличению ее теплопроводности и к замедлению ночного выхолаживания приземного слоя воздуха. При этом дополнительную роль играют такие эффекты полива, как увлажнение воздуха и конденсация водяного пара.

Туман, полученный из предлагаемого раствора, позволит более целесообразно вести борьбу с ночным выхолаживанием приземного слоя воздуха путем создания искусственного тумана, предотвращающего выхолаживание. При наличии тумана земная поверхность перестает охлаждаться вследствие прекращения излучения (радиационный баланс становится равным нулю). Излучающаяся поверхность смещается на верхнюю границу тумана, а между нижней границей тумана и земной поверхностью происходит даже некоторое повышение температуры в результате разрушения наблюдаемой в ночное время приземной инверсии температуры.

Известны туманообразующие составы для создания искусственных аэрозольных образований в виде тумана, включающие в себя химические соединения: перхлорат калия, поваренной соли, карбоната лития, магния, сажи; красного фосфора, перманганатов, перекисей, соединений аммония, нитратов и гидрокарбоната [1-5].

Однако недостаток этих составов в том, что они многокомпонентны и при их диспергировании недостаточно водяного пара, необходимого для оперативного создания тумана или облачности нижнего яруса на больших площадях. К тому же некоторые соединения являются токсичными и достаточно высока их стоимость.

Целью изобретения является увеличение количества водяного пара в атмосфере и создание искусственных ядер конденсации.

Задачей, решаемой данным изобретением, является создание достаточно дешевого, эффективного и нетоксичного раствора для воздействия на гидрометеорологические процессы в народно-хозяйственных целях.

Это достигается применением предлагаемого раствора газотермическими генераторами: машиной ТДА-М и тепловой машиной ТМС-65. Пересыщенный водяным паром воздушный поток, содержащий большое количество ядер конденсации, образующихся при сгорании топлива, в машинах ТДА-М и ТМС-65, выбрасывается в атмосферу, где конденсируется, образуя устойчивый, благодаря наличию в растворе карбамида туман (облачность нижнего яруса) [6-7].

Предлагаемый раствор для создания теплых туманов и облачности нижнего яруса содержит 50% карбамида (NH₂)₂CO и 50% воды (Н₂О).

Водный раствор карбамида готовится непосредственно перед применением в авторазливочной станции АРС-15. Для приготовления насыщенного раствора карбамида вода в цистерне АРС-15 нагревается до 60-70°С специальным нагревательным устройством и перемешивается насосом [8].

Указанный раствор имеет преимущество перед известными по способу диспергирования, по устойчивости зародышей нуклеации, по экономичности и по токсичности, по полезному расходу теплового потока на нагрев, кипение и последующее испарение.

Предлагаемый раствор отличается от известных составов и растворов тем, что содержит в своем составе одно соединение карбамид, чем достигается большой выход активных частиц для нуклеофильной конденсации, и является удобрением.

Мировое производство карбамида составляет 44 млн. т/год [9].

Предлагаемый водный раствор карбамида может также использоваться для вызывания искусственного дождя из теплых облаков нижнего яруса и для внекорневой подкормки сельскохозяйственных растений на больших площадях.

Экспериментальные данные по динамике развития искусственного тумана из 50% водного раствора карбамида при диспергировании с помощью машины ТДА-М представлены на фиг.1-4.

Пример 1. Налили 50 л воды в цистерну авторазливочной станции АРС-15 и нагрели ее до 60°С. Насыпали 50 кг карбамида и перемешали, используя насос специального оборудования, до полного растворения. Затем приготовленный раствор перекачали в резервуар машины ТДА-М. После возгонки раствора в течение 3 мин при влажности воздуха 60%, скорости ветра 1,5 м/с, расходу раствора 350 кг/ч наблюдался туман длиной аэрозольного образования 500 м, высотой 40-50 м и шириной до 50 м.

Пример 2. Налили 50 л воды в цистерну авторазливочной станции АРС-15 и нагрели ее до 70°С. Насыпали 50 кг карбамида и перемешали, используя насос специального оборудования, до полного растворения. Затем приготовленный раствор перекачали в резервуар машины ТДА-М. После возгонки раствора в течение 5 мин при влажности воздуха 85%, скорости ветра 2,0 м/с, расходу раствора 350 кг/ч наблюдался туман длиной аэрозольного образования 800 м, высотой 40-50 м и шириной до 50 м.

Пример 3. Налили 50 л воды в цистерну авторазливочной станции АРС-15 и нагрели ее до 70°С. Насыпали 50 кг карбамида и перемешали, используя насос специального оборудования, до полного растворения. Затем приготовленный раствор перекачали в резервуар машины ТДА-М. После возгонки раствора в течение 15 мин при влажности воздуха 90%, скорости ветра 2,0 м/с, расходу раствора 400 кг/ч наблюдался туман длиной аэрозольного образования 2800-3000 м, высотой 40-50 м и шириной до 50 м. Образовавшийся искусственный туман по мере удаления от машины ТДА-М расширялся и садился на подстилающую поверхность. После окончания работы машины ТДА-М искусственный туман существовал до 30 мин.

Источники информации

1. Патент 1008575 Великобритания, МПК С06Д 3/00. Туманообразующий состав. Опубл. 27.10.65.

2. Патент 1008576 Великобритания, МПК С06Д 3/00. Дымообразующий состав. Опубл. 27.10.65.

3. Патент 1351594 Великобритания, МПК С06Д 3/00. Туманообразующий состав. Опубл. 01.05.74.

4. А.с. 383323 СССР, МПК Е01Н 13/00. Способ борьбы с туманами. Опубл. 23.05.73.

5. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Проблемы мониторинга экологических последствий загрязнения океана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 328 с.

6. Дымовая машина ТДА-М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации №4369. Изд. 4-е. - М.: Воениздат, 1968. - 100 с.

7. Тепловая машина для специальной обработки ТМС-65. Техническое описание и инструкция по эксплуатации №4023-ТО. - М.: Воениздат, 232 с.

8. Авторазливочная станция АРС-15. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М: Воениздат, 1983. - 267 с.

9. Химический энциклопедический словарь. Под ред. И.Л.Кнунянца. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - С.242.

Изобретение относится к области активных воздействий на гидрометеорологические процессы, предназначено для создания теплых искусственных туманов и облачности нижнего яруса и может быть использовано в сельском хозяйстве для защиты растений от заморозков, рассеяния тумана на аэродромах и для борьбы с загрязнением воздуха, а также для вызывания искусственного дождя из теплых облаков нижнего яруса и проведения внекорневой подкормки растений на больших площадях. Предлагаемый раствор содержит 50% карбамида и 50% воды. Насыщенный водный раствор карбамида готовится при температуре воды, нагретой до 60-70°С, при относительной влажности воздуха не ниже 60% и перемешивается методом циркуляции. Для диспергирования предлагаемого раствора используются газотермические генераторы. Пересыщенный водяным паром воздушный поток, содержащий большое количество ядер конденсации карбамида, образующихся при сгорании топлива, в машинах ТДА-М и ТМС-65, выбрасывается в атмосферу, где конденсируется, образуя устойчивый, искусственный туман (облачность нижнего яруса). Полосу тумана (облачности нижнего яруса) можно создавать по ходу движения машин, на которых устанавливают газотермический генератор. 4 ил.

Раствор для создания теплых искусственных туманов и облачности нижнего яруса, отличающийся тем, что используется нагретый до 60-70°С насыщенный водный раствор карбамида при относительной влажности воздуха не ниже 60% с возможностью образования искусственных мелкодисперсных ядер конденсации густого, устойчивого тумана.