Способ определения активности атмосферных ядер конденсации Советский патент 1982 года по МПК G01W1/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ АТМОСФЕРНЫХ ЯДЕР КОНДЕНСАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано для изучения конденсационных процессов.

Известен способ определения активности атмосферных ядер конденсации, основанный на укрупнении их в камере, в которой протекает изотермическая диффузия хлористого водорода и паров воды Cl .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения активности атмосферных ядер конденсации стенками, поддержнвае1ивыми при разных температурах, вдоль которых пропускают поток воздуха с аэровзвесью, с последующим подсчетом капель, выросших на ядрах конденсации 2j. Однако данный способ характеризуется недостаточной высокой точностью измерений, связанной с возможностью возникновения естественной конвекции, действием сил термодиффузиофореза, вызывающих смещение капель поперек линий тока, неоднородностью пересьвдения по сечению камеры.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения естественной конвеюши, исключения

искажающего действия сил термодиффузиофореза, создания более однородных пересыщений.

Для достижения указанной цели в известном способе определения активности атмосферных ядер конденсации путем создания градиента температур в камере со смачиваемыми стенками, вдоль которых пропускают поток воздуха с аэровзвесью, с последующим подсчетом капель, выросших на ядрах конденсации, создают градиент температур вдоль потока воздуха.

В термодиффузионной камере создают градиенты температур по направлению потока посредством поддержания с помощью термостатов разных температур на ее концах. При этом камеру располагсцот вертикально и создают восходящее направление потока. В потоке возникают положительные пересыщения, приводящие к укрупнению ядер (превращению их в капли), которые движутся в потоке, проходя зоны с одним и тем же пересыщением. Это объяс няется тем, что в любом продольном сечении градиент температуры направлен против сил тяжести, что устраняет возникновение естественной, конвекции, а тгисже действием сил термодиффузиофореза, имеющим, в данном случае, направление к центру камеры, которые приводят к самофокусировке капель вдоль оси камеры. ОС однородности профиля пересьвцения можно судить исходя из теоретического анализа процессов, протекающих в рабочей зоне термодиффузионной камеры . Физическая причина,лежащая в основе предлагаемого способа, заключается в различии значений коэффициентов молекулярного переноса тепла и массы в системе водяной пар воэу дух. Так как вдоль канала камеры задан положительный градиент температуры, то содержание пара в потоке и температура его непрерывно растут, Но в силу того, чтоЗначение коэффициента взаимной диффузии водяного пара в воздухе больше коэффициента температуропроводности в паровоздуш™ ной смеси, то рост концентрации пара опережает рост температуры в потоке, что приводит к появлению положительных пересыщений. На чертеже представлена термодиффузионная камера, реализующая предложенный способ определения активности атмосферных ядер конденсации. Термодиффузионная камера состоит из стенок 1, изготовленных из пористого материала, способных непрерывно увлажняться, термостатов 2, теплоизо ляторов 3, патрубков 4 ввода очищенного воздуха,, сопла 5 ввода аэрозоль ной пробы. Термодиффузионная камера может быть выполнена в виде цилиндрического канала из пористого материала внв ним диаметром 8 мм (внутренним 3 мм) и длиной 200 мм, стенйи KOtopo го ПЕ1опитывают дистиллированной водои. На концы канала, помещенного в теплоизолятор 3, надевают цилиндрические емкости - термостаты 2, по внутренним полостям которых пропуска ют жидкость, нагретую в верхней емкости до 40°С, в нижней - до 20f.C. После установления стационарного теплового режима, в канал через патрубок ввода очищенного воздуха 4 подают со Скоростью 1-10 см/с очищенный воздух, а через сопло ввода аэрозольной пробы 5 с той же скоростью вводят атмосферный воздух, содержащий ядра конденсации. Наблюдаемый на выходе из канала монодисперсный туман подтверждает, что в камере возникают положительные пересыщений (ядра обводняются), профиль пересыщений в камере однороден (капли проходят зоны с одинаковым пересыщением) . Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что повышается точность измерений за счет устранения возникновения естественной конвекции, исключения искажающего действия сил термодиффузиофореза, создания более однородных пересыщений, а также упрощается практическая реализация способа за счет низкой чувствительности пересыщения в камере к величине температурного градиента. Формула изобретения Способ определения активности атмосферных ядер конденсации путем создания градиента температур в камере со смачиваемыми стенками, вдоль которых пропускают поток воздуха с аэровзвесью, с последую1«им подсчетом капель, выросших на ядрах конденсации, отличают и-йся тем, что, с целью повьанения точности, создают градиент температур вдоль потока воздуха. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №168502, кл. G 01 W 1/00, 18.02.65. 2.Авторское свидетельство СССР №329447, кл. G 01 W 1/00, 09.02.72 (прототип).