Устройство для отбора проб воды из поверхностного микрослоя Советский патент 1988 года по МПК G01N1/10 

СС)

4

сл

СО

4

Изобретение относится к устрой ствам для отбора проб жидкости из поверхностного слоя с целью иссле дования ее физико-химических и биологических свойств и может использоваться в океанографических, лимнологических и физико-химических исследованиях.

Характерное значение этой величины 10 - 50 см/с. Считая скорость волновых движений жидкости существенно большей, чем скорость опускания устройства спуско-подъемными приспособлениями, получим время прохождения устройства через слой в 100 мкм порядка ГО - . Согласно (1) вре

Изобретение относится к устройствам для отбора проб ВОФ1 из поверхностного микрослоя и может быть использовано в океанографии, лимнологии, физико-химических исследованиях. Цель изобретения - повьшение представительности пробы. Устройство для отбора проб воды из поверхностного микрослоя представляет собой основание, на котором закреплены два последовательно соединенных капилляра, расположенных друг над другом, причем нижний капилляр изготавливается из смачиваемого водой материала и в процессе эксплуатации заполняется водой из изучаемого слоя, а верхний капилляр необходим для исключения.проникновения в пробоотборник воды из нижележ ащих слоев и выполняется из несмачиваемого .водой материала. Устройство позволяет контролировать толщину слоя, из которого берется проба, за счет выбора параметров капилляров и уменьшения искажения результатов эксперимента при взаимодействии отобранной пробы с прилегающими слоями воздуха и воды. 3 ил. i (Л

Цель изобретения - повышение пред-ю заполнения смачиваемого капилляра до некоторой высоты h рассчитыва ется по формуле

15

25

30

тавительности пробы.

На фиг. 1 изображена ячейка устойства; на фиг. 2 - то же, в наальный момент отбора пробы; на иг. 3 - то же, после отбора пробы.

Устройство содержит основание 1, а котором размещены нижний 2 верхний 3 капилляры, диаметр ерхнего выбирается меньшим, чем диаетр нижнего капилляра.20

Нижний капилляр 2 выполняется из смачиваемого водой материала и в роцессе эксплуатации заполняется водой из изучаемого слоя, а верхний капилляр 3, изготовленный из не смачиваемого водой материала, выполняет функцию затвора, препятствуя проникновению воды в ЗП, при попадании последнего в подповерхностные слои воды.

Устройство работает следующим образом.

При соприкосновении нижней части смачиваемого капилляра 2 с морской поверхностью за счет капиллярных сил происходит втягивание поверхностных вод в устройство. После заполнения водой нижнего смачиваемого капилляра отбор прекращается, так как капиллярные силы не дают возможность воде проникать в несмачиваемый капилляр 3 (фиг. 3). Существенным в устройстве является выбор параметров капилляров.

Для фиксирования толщины слоя, из которого производится отбор пробы, время заполнения первого капилляра выбирается сравнимым с временем прохождения устройства через изучаемый слой. Время заполнения регулиру- 50 ется скоростью опускания устройства на спуско-подъемном приспособлении и может изменяться в широких пределах по желанию экспериментатора. При натуральных океанографических исследованиях к скорости перемещения устройства следует прибавить скорость вертикального перемещения жидкости за счет волновых движений.

35

40

45

55

заполнения смачиваемого капилляра до некоторой высоты h рассчитывается по формуле

t

8f

(h.).

где |U

p-g - вязкость воды;

(1)

г - радиус капилляра;

f - плотность воды;

g - ускорение силы тяжести;

h - высота равновесного поднятия Жидкости в капилляре. Подставляя численные значения , констант в формулу (1), получаем время поднятия воды в стеклянном капилляре радиусом 1 NW на высоту 5 мм порядка . Таким образом, конструкция из двух капилляров, нижний из которых; (смачиваемый), имеет радиус 1 мм и длину 5 мм, дает возможность исследовать химический состав поверхностного микр ослоя воды толщиной 500 мкм и менее.

Для исключения возможности проникновения в устройство воды из нижележащих слоев и, следовательно, разбавления пробы радиус несмачиваемого капилляра выбирается в соответствии с формулой (1)

0

0

5

5

(2)

где

& Mdkc

fg й„„,/

коэффициент поверхностного натяжения воды; максимальная глубина погружения пробоотборника. Расчет по формуле (2) показывает, что несмачиваемый водой капилляр с радиусом 0,1 мм способен выдержать гидростатическое давление столба воды высотой 14 см.

Устройство отбора проб из поверхностного микрослоя может использоваться, как в натурных, так в лабораторных условиях не только в океанографии, но и в лимнологии, физико- химических исследованиях.

Формула изобретения

Устройство для отбора проб воды из поверхностного микрослоя при оке- анографических исследованиях, содер- жащее основание с ячейками, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения представительности пробы.

Фиг.

каждая ячейка выполнена в виде размещенных друг над другом двух капилляров, нижний из которых выполнен из смачиваемого водой материала, а верхний - из несмачиваемого водой материала и с диаметром, меньшим, чем диаметр нижнего капилляра.

O i lo ceK

Фиг. 2