Устройство для моделирования облачных процессов Советский патент 1981 года по МПК G01W1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЛАЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

1

Изобретение относится к метеорологии, а именно к научным исследованиям при моделировании разнообразных условий в облаках и может быть использовано при изучении льдообразующих и конденсационных свойств атмосферных ядер, при изучении физики осадкообразования и физики активного воздействия на грозовые процессы.

Известны устройства для моделирования облачных процессов, например, динамическая термодиффузионная камера для изучения свойств льдообразующих ядер. Эта камера содержит две горизонтальные пластины, покрытых льдом и находящихся на расстоянии одна над другой. Верхняя пластина поддерживается при более высокой температуре, чем чижняя, таким образом создается приблизительный линейный градиент температуры и влажности в равновесных условиях с максимумом пересыщения несколько ниже центра 1.

Недостатком таких камер является большой разброс пересыщений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является термоэлектрическая диффузионная камера для исследования процессов градо- и облакообразования 21.

Камера содержит теплоизолированный корпус, съемную крыщку с основными и дополнительными окнами, термоэлектробатареи, две пластины, выполненные одна в виде кольца, а другая - в виде диска, соединенные теплоизолированной прокладкой и размещенные на термоэлектробатареях, которые плотно прижаты к ним резервуаром с охлаждающей средой. На пластине-диске расположена прокладка с отверстием для поддонов с фильтрами проб воздуха. Дополнительные окна служат для

10 ocвeщe ия фильтров.

Недостатком камеры является то, что в ней невозможно проводить исследования по нуклеации воды и льда при наличии внещг них электрических полей и зарядов на аэрозольных частицах, что имеет место в естеISственных облачных процессах.

Цель изобретения - создание условий моделирования облачных процессов, приближенных к естественным атмосферным процессам.

Поставленная цель достигается тем, что

20 устройство, содержащее теплоизолированный корпус, съемную крыщку со смотровым окном, пластину-диск и охлаждающий 3 88594 узел, снабжено источником электрического напряжения, подключенным к электроизолированной пластине-диску, выполненной в виде теплообменника с диэлектрической жидкостью и служащей дном рабочей ка-. меры, выполненной с двойными стенками, внутренний объем между которыми заполнен охлаждающей, диэлектрической жидкостью. Источник высокого напряжения, подключенный ко дну рабочей камеры, подает наю аэрозольные частицы электрический потенциал, в результате которого частицы заряжаются электрическим зарядом. Охлаждение заряженных частиц осуществляется охлаждающей жидкостью циркулирующей в теплообменнике, в результате чего исклю-15 чены наводки на охлаждаемое дно рабочей камеры, находящейся под напряжением. Боковые двойные стенки рабочей камерыохлаждаются жидкостью более высокой температуры, чем в теплообменнике, чтоjo обеспечивает в объеме рабочей камеры разнотемпературные условия, способствующие поддержанию регулируемых пересыщений. С целью безопасности работы корпус устройства электроизолирован. На чертеже, изображено устройство, об-25 щий вид. Устройство для моделирования облачных процессов представляет собой термоэлектроизолированный корпус 1, внутри которого в нижней части расположен теплообменник 2 с каналами 3 для циркуляции жидкого азо- та и каналами 4 и 5 для его входа. Верхняя поверхность6 теплообменника служит дном рабочей камеры 7. Сверху рабочая камера закрыта съемной крышкой 8 со. смотровым окном 9 для наблюдения за35 исследуемыми частицами через микроскоп. 10. Двойные боковые стенки 11 рабочей камерьг имеют объем 12 с каналами 13 и 14 для входа и выхода охлаждающей смеси. Автономно от корпуса расположен источник высокого напряжения 15 с электро- о изолированными выводами 16 на дне рабочей камеры. Фторопластовая прокладка 17 расположена между двойных боковых стенок (забочей камеры и теплообменником и служит электроизоляцией от находящего-.ся пбд напряжением теплообменника. Термопара 18 на боковой стенке и 19 на дне рабочей камеры соединена электрически с потенциометром 20 и служит для измерения температур в камере: Устройство работает следующим обра-50 зом. Снимают крышку корпуса и на дно рабочей камеры помещают фильтр с исследуемой пробой. Закрывают крышку, по4дают от источника высокого напряжения электрический потенциал на дно рабочей камеры, в результате исследуемые частицы заряжаются. Величина заряда q определяется по формуле: . g JU, где.У - поданный потенциал; г - радиус исследуемыхчастиц, Затем заряженные частицы охлаждаются жидким азотом. При этом происходитобразование и рост водяной и ледяной фаз наблюдение за которыми производят через микроскоп и смотровое окно. Так как боновые стенки рабочей камеры имеют более высокую температуру, чем дно, то внутри камеры создается разность температур, необходимая для получения нужного пересыщения, не превышающего по величине пересыщения в естественных облаках. Контроль температур боковых стенок и дна рабочей камеры осуществляется двумя термопар.ми, .подключенными к гальванометру или к малоинерционному самописцу. В процессе работы, изменяя величину заряда и его знак, следят за температурой и пересыщением для образования воды и льда, Предлагаемое устройство позволит проследить нуклеацию льда не только в функции пересыщения и температуры, но и в функции электрического заряда, что имеет место в естественных облаках. Формула изобретения Устройство для моделирования облачных процессов, содержащее рабочую камеру с теплоизолированным корпусом, имеющим съемную крышку со смотровым окном, пластину-диск для фильтров с исследуемой пробой и систему охлаждения, отличающееся тем, что, с целью приближения условий моделирования к естественным атмосферным условиям, оно снабжено источником электрического напряжения, подключенным к электроизолированной пластине-диску, выполненной в виде теплообменника с диэлектрической жидкостью и служащей дном рабочей камеры, выполненной с двойными стенками, внутренний объем между которыми заполнен охлаждающей диэлектрической жидкостью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Тезисы докладов У111 международной конференции по нуклеации. Л., 1973, с. 92- 94. 2. Авторское свидетельство СССР № 525366, кл. G 01 W 1/00, 1974 (прототип).