Счетчик ледяных ядер Советский патент 1979 года по МПК G01W1/00 G01N1/00 

(54) СЧЕТЧИК ЛЕДЯНЫХ ЯДЕР

Изобретение относится к области метеорологии, в частности к устройствам для измерения концентрации облачных и ледяных ядер в атмосфере для изучения процесса образования льдоядер, для дозиметрии загрязнения воздуха и изучения физики облаков. Известны устройства для измерени концентрации льдоядер в атмосфере, содержащие две вертикашьные пластины, покрытые льдом, между которыми проходит проба воздуха 1. Недостатком таких устройств является малая высота и необходимость применения фильтров. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретени является счетчик льдоядер,содержащи цилиндрическую камеру предварительн го охлаждения и увлажнения с соплом расширения, жестко связанную с ней и расположенную вертикально под ней коническую облачную камеру, сое тоящую из коллектора антифриза и полости переохлаждения, оптическую систему, электронное регистрирующее устройство и низкотемпературный резервуар с сухим льдом в качестве охлаждеиощего устройства. В процессе работы счетчика происходит непрерывный забор пробы воздуха в камеру предварительного охлаждения и увлажнения. Затем охлажденный и увлажненный воздух через сопло расширения, где он получает дополнительное охлаждение за счет расширения объема, поступает в облачную камеру. В этой камере происходит дальнейшее охлаждение пробы воздуха до образования переохлажденного облака. При наличии в облаке ядер кристаллизации из него начинают образовываться кристаллы льда. Оптическая система в, нижней части камеры просматривает облако по мере его выхода из камеры, отличая частицы ядер от капель воды. Каждый льдокристалл вызывает электрический импульс, который регистрируется электронным устройством, определяющим концентрацию ядер в пробе воздуха. Стенки камеры непрерывно омываются потоком антиобледеняющей жидкости через коллектор антифриза во избежании образования льда на стенках полости переохлаждения. Охлаждение камер осуществляется рециркуляцией жидкого охладителя через низкотемпературный резервуар с сухим льдом 2. к недостаткам известного счетчикг,. относится невысокая точность, выз- ванная образованием в некоторых мес тах поверхности полости переохлаждения льда, из-за неравномерного омывания ее стенок антиобледеняющей жидкостью,. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в счетчике.льдоядер, содер жащем камеру предварительного охлаждения и увлажнения, облачную камеру g форме усеченного конуса с коллектором антифриза, охлаждающее устрой ство и устройства преобразования и регистрации, облачная камера выполнена с двойными стенками, внутрення из которых сделана из пористого материала, при этом полость между сте ками сообщена с охлаждающим устройством и служит коллектором антифриза. На чертеже изображен, общий вид счетчика льдояДер, где: 1 - цилиндрическая камера предварительного охлаждения и увлажнени 2 - коническая облачная камера; 3 оптическая система преобразования; .4 - электронное регистрирующее устройство; 5 - однокаскс1дная термо.электробатарея; б - теплообменник охлаждающей воды для камеры прёдва рительного охлаждения и увлажнения; 7 - двухкаскадная термоэлектробатарея; 8 - теплообменник антифриза для охлаждения облачной камеры 9 - теплопоглощающие спаи однокаскадной термоэлектробатареи; 10 - те плопоглощающие спаи двухкаскадной термоэлектробатареи. Насосы для воды и антифриза и вентиляторы, охлаждающие тепловыделяющие спаи термоэлектробатарей, на чертеже не изображены. Счетчик льдоядер состоит из каме 1 и 2, жестко соединенных одна с другой и расположенных вертикально одна под другой. Камера 1 предназна чена для предварительного охлаждения в области положительных темпера тур и увлажнения воздуха до 100%. Камера 2 предназначена для Переохлаждения пробы воздуха в области отрицатетгьных температур и представ ляет собой двойной конус с пористой внутренней стенкой, изготовленной, например, из стали марки Х18Н15-17М (ФИО . В нижней части камеры 2 находится оптическая система 3, которая служит для просматривания облака по мере выхода его из камеры. Электронное регистрирующее устройство 4, расположенное отдельно от камер, автоматически подсчитывает концентрацию льдоядер в пробе воздуха. Отдельно от камер расположены и тер моэлектробатареи: однокаскадная 5 44 1C теплообменником б охлаждающей воды, предназначенной для охлаждения камеры 1, двухкаскадная 7 с теплообменником 8 для антифриза, предназначенного для охлаждения камеры 2. Теплообменник 6 расположен между теплопоглотающими спаями 9, теплообменник 8 - между теплопогло- щающими спаями 10. Счетчик работает следующим образом. Проба воздуха забирается в камеРУ If которая охлаждается водой из теплообменника 6 термоэлектробатареи 5. Регулированием тока на термоэлектробатарее проба воздуха легко охлаждается до требуемой температуры, близкой к и поступает в камеру 2. В камере 2, охлаждаемой антифризом из теплообменника 8 термоэлектробатареи 7, происходит переохлаждение пробы воздуха до отрицательных температур. Антифриз, прокачиваемый между стенок камеры 2, просачивается через внутреннюю стенку из пористой стали и равномерно сма-. чивает ее. Это препятствует обраэо- , ванию льда во всей внутренней поверхности камеры. Из переохлажденного облака выпадают кристаллы льда которые -регистрируются и подсчитываются оптической системой 3 и электронным устройством 4. в результате усовершенствования конструкции облачной камеры, повысилась степень точности измерения концентрации льдоядер в пробе воздуха, так как появилась возможность более равномерного омывания стенок бблачной камеры антиобледзняющей жидкостью, и устранилась причина появления льда. Формула изобретения Счетчик ледяных ядер, содержащий камеру предварительного охлаждения и увлажнения, облачную камеру в форме усеченного конуса с коллектором антифриза, охлаждающее устройство, а также устройства преобразования и регистрации, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в нем облачная камера выполнена с двойными стенками, внутренняя из которых сделана из пористого материала, при этом полость между стенками сообщена с охлаждающим устройством и служит коллектором антифриза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Дж.Апорс, А.М.Синаруалла Вертикальная термическая диффузионная камера. Тезисы докладов VIII международной конференции по Нуклеации, США, Миссури, 1973. 2.МЕЕ. Jndustries, ine, 1973 Mendocino, Altadena, California, 91001 (213) 794-1176.

к насосу

Лаф

3 Кнасоеу Ч