СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТУМАНА Российский патент 2016 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области метеорологии и является реализацией активных воздействий на атмосферные процессы в пограничном слое атмосферы путем изменения радиационного баланса у земной поверхности при ожидании образования тумана. Понижение температуры воздуха является одной из основных причин конденсации водяного пара как вблизи земной поверхности, так и в пограничном слое атмосферы. Вследствие охлаждения земной поверхности и прилегающего слоя воздуха под влиянием радиационного излучения и незначительного турбулентного обмена образуются наиболее интенсивные радиационные туманы. Понижение температуры земной поверхности при излучении составляет около одного градуса в час.

Для образования тумана необходимо, чтобы воздух охладился ниже точки росы на величину, при которой определенное количество водяного пара сконденсируется. Физически механизм образования туманов под влиянием горизонтального перемешивания можно представить в следующем виде. Если смешиваются два объема воздуха с различной температурой, то температура теплого воздуха понижается. Избыток водяного пара (сверх насыщения) в теплом воздухе при этом конденсируется. Затем капли воды распространяются на весь объем. Так как в холодном воздухе температура при этом повышается, то в нем возникает недостаток насыщения: часть капель поэтому испаряется, а оставшаяся масса капель образует туман. Из анализа условий туманообразования в процессе смешения воздушных масс вытекает, что образованию туманов смешения благоприятствует понижение температуры холодного воздуха и соответственно понижение температуры теплого воздуха при смешении.

Благоприятными условиями для образования радиационных туманов служит отсутствие облачности. Увеличение количества облачности и понижение ее основания (нижней границы) приводят к усилению противоизлучения атмосферы и уменьшению эффективного излучения земной поверхности, что не способствует ее охлаждению и образованию тумана. Аналогами предлагаемого изобретения являются патенты Франции №2171955, 1973 г; Великобритании №1359654, 1970 г.; США №3598313, 1971 г.

Патент Франции №2171955 - Система (способ и устройство), предупреждающая образование тумана. Система предназначена для создания местной защиты от тумана, образующегося над поверхностью земли. Система состоит в создании на небольшой высоте искусственных облаков, создающих термический экран и замедляющих охлаждение почвы и воздуха на уровне этих облаков. Дымообразующие вещества или испаряющаяся вода разносятся самолетами или вертолетами, летающими по прямой вперед и назад над защищаемой зоной. К недостаткам системы относится использование реагентов в виде дымообразующих веществ или воды, распыляемых с самолета.

Патент Великобритании №1359654 - Способ рассеивания и предотвращения образования тумана, дыма, смога и устройство для осуществления этого способа. Туман рассеивается или предотвращается образование тумана, например в холодном воздухе при достижении критической температуры, путем создания поднимающегося по спирали столба воздуха, стимулирующего геострофический эффект. При этом используются 3 газотурбинных двигателя, устанавливаемых в ряд. В выхлопных газах указанных двигателей содержится насыщенный водяной пар. К недостаткам аналога относится введение в атмосферу дополнительного количества воды при температуру выхода из газотурбинных двигателей, что в конечном итоге будет способствовать туманообразованию при выключении двигателей или перерасходу топлива при непрерывной работе.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является патент США №3598313 - Способ предотвращения и разрушения тумана сухим холодным воздухом. Способ, включающий создание над защищаемой зоной слоя прозрачного воздуха, который на 3-7°С холоднее окружающего воздуха. Для этого окружающий воздух, содержащий капли тумана, засасывают вентилятором в охладительную установку, где этот воздух обезвоживают путем охлаждения, затем его выбрасывают в защищаемую зону. Недостатком ближайшего прототипа является выброс холодного воздуха в защищаемую зону, так как это при смешении с окружающим воздухом понизит температуру и приведет к образованию тумана или к усилению образовавшегося.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является предотвращение образования тумана при ночном понижении температуры у земной поверхности.

Сущность изобретения состоит в том, что способ предотвращения образования тумана, использующий охлаждающую установку, отличающийся тем, что охлажденный у земной поверхности воздух изолируют с помощью вихревого генератора от окружающей атмосферы и поднимают на высоту расположения точки росы для образования облачного слоя, экранирующего выхолаживание земной поверхности и образование тумана.

Предлагаемый способ предотвращения образования тумана осуществляется следующим образом. Вентилятором воздух подается в охлаждающую камеру, в которой увлажняется до насыщения за счет охлаждения, а затем насыщенный влагой воздух подают в цилиндрическую насадку вихревого генератора по а.с. СССР №908991 для выпуска в атмосферу. Подогретая в генераторе влага испаряется в вихревом кольце, охлаждая поднимающийся тороидальный вихрь и одновременно вовлекая в себя окружающий влажный воздух. На уровне стабилизации вихрь прекращает движение, в результате адиабатического расширения температура поднятого воздуха понижается, а водяной пар достигает состояния насыщения, происходит образование облачного покрова, экранирующего земную поверхность.

Источники информации

1. Патент США №3598313.

2. Патент Франции №2171955.

3. Патент Великобритании №1359654.

4. А.с. СССР №908991.

Способ предназначен для активных воздействий на атмосферные процессы, а именно для предотвращения образования тумана. Воздух у земной поверхности направляют в охлаждающую камеру. Воздух увлажняют в охлаждающей камере за счет охлаждения до насыщения водяным паром. Насыщенный влагой воздух подают в вихревой генератор. Воздух поднимают на высоту расположения точки росы для образования облачного слоя. Облачный слой экранирует выхолаживание земной поверхности. Способ обеспечивает предотвращение образования тумана при ночном понижении температуры у земной поверхности.

Способ предотвращения образования тумана, использующий охлаждающую установку, отличающийся тем, что воздух у земной поверхности направляют в охлаждающую камеру, в которой увлажняют за счет охлаждения до насыщения водяным паром, а затем насыщенный влагой воздух подают в вихревой генератор и поднимают на высоту расположения точки росы для образования облачного слоя, экранирующего выхолаживание земной поверхности.