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Verfahren zum Zerteile. von Nebel Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Zerteilen von Nebel. Die meisten Nebel bestehen aus Elüssigkeitströpfchen,'deren
Durchmesser zwischen i und ioop schwankt und im allgemeinen in der Größenordnungvon
io,u auftreten. DieseTröpfchen entstehen oft durch Kondensation von Wasserdampf
auf einem festen Kern, z. B. einem Rauchpartikelchen.
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Die Beständigkeit von Nebel wie überhaupt von vielen kolloidalen Systemen
hängt in großem Umfang von der Anwesenheit von sich elektrisch abstoßenden Kräften
zwischen den Teilchen der Di spersionsphase ab. Es ist im allgemeinen möglich, in
einem gegebenen kolloidalen System die Zahl der Zusammenstöße zu berechnen, die
zwischen den einzelnen Teilchen erfolgen würden, wenn keinerlei Abstoßungskräfte
vorhanden wären. Der Umstand, daß praktisch weniger als diese Zusammenstöße erfolgen,
ist darauf zurückzuführen, daß jedem theoretischen Zusammenstoßvorgang eine »Zusammenstoßleistungsfähigkeit«
zuzuschreiben ist, wobei diese Leistungsfähigkeit um ein Maß kleiner als
Eins
ist, das von der Größe der elektrischen, hydrodynamischen oder sonstigen Abstoßkräfte
abhängig ist. Wenn die Teilchen, wie z. B. in Emulsionen oder in einigen Aerosolen,
aus Flüssigkeitströpfchen bestehen, können die Zusammenstöße zur Vereinigung, z.
B. zur Bildung von größeren Tropfen aus zwei oder mehr Tröpfchen, führen. Die »Vereinigungsleistungsfähigkeit«
entspricht einem Teilbetrag der Gesamtzahl der zur Vereinigung führenden Zusammenstöße
und kann kleiner, als die Einheit sein, wenn für den Vereinigungsvorgang eine Energieschranke
besteht. Die Zusammenstoßleistungsfähigkeit wird sowohl von lang reichenden als
auch von kurz reichenden Kräften bewirkt; die Vereinigungsleistungsfähigkeit hängt
dagegen, da sie sich auf das Verhalten von nahezu oder tatsächlich in Berührung
befindlichen Tröpfchen bezieht, von kurz reichenden Kräften ab. Das Produkt aus
der Zusammenstoß- und Vereinigungsleistungsfähigkeitistals »Sammelleistungsfähigkeit«bekannt.
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Bei zwei Nebeltröpfchen bewirken hydrodynamische Faktoren eine Herabsetzung
der Zusammenstoßleistungsfähigkeit (L a ng m u i r , 1948, Meteorologie, 5, S. 175).
Die Tröpfchen können dabei eine elektrische Leitung besitzen; diese ist jedoch sehr
klein, meist nur wenige Elektronenladungen je Tropfen, und kann positiv oder negativ
sein (vgl. z. B. »Handbook an Aerosole«, U. S. Atomic Energy Commission, Washington,
1950, S. 71, sowie Reeder und Paquette, »University of Washington Oceanographical
Laboratory ONR Technical Report NO. 4«, 1951; als niaßgebendes und umfassendes
Werk ist ferner B e 11, »Literature seärch and evaluation of the physics of fog,
Report No. i«, Stanford Research Institute, 1953 zu vergleichen). Es ist daher nicht
anzunehmen, daß hierdurch die Zusammenstoßleistungsfähigkeit wirksam beeinflußt
wird. Jedoch zeigen Wasser und verdünnte wäßrige Lösungen von anorganischen Ionen
vorzugsweise Adsorption von Anionen (negative Ionen) bei einer Wasser-Luft-Grenzfläche
mit dem Ergebnis, daß ein Tropfen destilliertes Wasser in Luft eine. negative Netzladung
in der Oberflächenschicht von 30 elektrostatischen Einheiten pro Quadratzentimeter,
errechnet aus den Ergebnissen von Bach und G i 1 m an, Acta Physicschemica U. R.
S. S., 1938, 9, i, besitzt. Diese Ladung in der Oberflächenschicht entspricht 6,3
X 1o10 Elektronenladungen pro Ouadratzentimeter. Die gesamte Ladung in der Oberfläche
eines Tropfens mit dem Radius von 1o ,u entspricht daher etwa 7,9X105 ElaktronenIadungen.
Eine entsprechende Anzahl von Gegenionen ist aber im Innern des Tropfens in zerstreuter
Lage verteilt, so daß der Tropfen als Ganzes, ausgenommen die obenerwähnten zufälligen
kleinen Netzladungen, neutral ist. Diese gleichgerichteten Ladungen in der Oberfläche
jedes Tropfens sind es offenbar, die zur Abstoßung bei dichter Annäherung führen.
Es ist daher wahrscheinlich, daß diese »Doppelschichtabstoß,-ing« die Vereinigungsleistungsfähigkeit
mehr beeinflußt als die Zusammenstoßleistungsfähigkeit. Die vorliegende Erfindung
hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein wirksames Zerteilen von Nebel durch die Herabsetzung
dieser Doppelschichtladung zu erreichen, und besteht demgemäß darin, daß zunächst
die Dichte des Nebels in Übereinstimmung mit dem Gewicht der Wassertröpfchen je
Volumeneinheit des Nebels gebracht, sodann die Art und Größe der elektrischen Ladung
der Tröpfchen festgestellt wird und dann in dem Nebel ein durch die Tröpfchen adsorbierbares
oberflächenaktives Mittel einer den Feststellungen entsprechenden Art und Menge
verteilt wird, das die elektrischen Ladungen wenigstens auf der Außenfläche der
Tröpfchen wesentlich verringert und das Ausmaß der Vereinigung der Nebeltröpfchen
steigert sowie, die Zerteilung des Nebels durch Niederschlag herbeiführt.
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Das oberflächenaktive Mittel kann in den Nebel in Form von Rauch in
solch feiner Verteilung eingeführt werden, daß die Adsorption des Mittels durch
die Nebeltröpfchen erleichtert wird. Ferner kann das oberflächenaktive Mittel ein
nicht ionisiertes oder vorzugsweise ein ionisiertes Material sein, das eine Ladung
besitzt, die derjenigen der Nebeltröpfchen entgegengesetzt ist. Wenn eine Vereinigung
durch Anziehung von Nebeltröpfchen an entgegengesetzt geladene Tröpfchen herbeigeführt
werden soll, die ein oberflächenaktives Mittel enthalten, kann das letztere in Gestalt
eines Sprühregens in den Nebel eingeführt werden.
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Negativ geladene Tröpfchen kommen gewöhnlich am meisten vor. Es können
daher oberflächenaktive Mittel als Kationen, wie z. B. Tetraisoamylammoniumchlorid,
Lauryl- oder Stearyldimethylbenzylammoniumchlorid oder Cetylpyridinchlorid, zum
Zerteilen eines Nebels, der aus solchen Tröpfchen zusammengesetzt ist, verwendet
werden. Wenn die Analyse der Nebeltröpfchen zeigt, daß sie schon unter atmosphärischen
Bedingungen merkliche Mengen von oberflächenaktiven oder mehrwertigen Kationen enthalten
und folglich eine positive Oberflächenladung besitzen, kann ein Niederschlagen durch
oberflächenaktive Anionen, z. B. durch Natriumsalze, von langkettigen alkylierten
Sulfaten oder Sulfonaten bewirkt werden.
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Für das Niederschlagen von Nebel sind zwar schon verschiedene Verfahren
bekanntgeworden. Ein bekanntes Verfahren beruht auf der Anwendung hoher Spannungsdifferenzen
zwischen besonderen Elektroden. Die Nebeltröpfchen erhalten dabei eine Netzladung
durch Bindung von Ionen, die durch die Entladung erzeugt werden, und wandern dann
in das Feld. Sie werden also durch das hohe elektrische Potential beschleunigt und
führen auf diese Weise eine gesteigerte Relativbewegung aus, wodurch das Zusammenwachsen
der Tröpfchen durch Vereinigung erreicht werden soll. Oberflächenaktive Stoffe,
wie sie gemäß dem Verfahren nach vorliegender Erfindung Anwendung finden, werden
dabei nicht verwendet. Das bekannte Verfahren beruht vielmehr ebenso wie ein anderes
Verfahren, nach welchem umfangreiche elektrostatische Niederschläge in Form von
Regen aus übersättigten Wolken herbeigeführt werden sollen,
auf
der äußerlichen Anwendung eines elektrischen Feldes.
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Weiterhin ist es bekanntgeworden, atmosphärischen Nebel dadurch niederzuschlagen,
daß in der oberen Nebelgrenze Niederschlagskerne erzeugende Stoffe durch Ballone
auf die Nebelmasse zur Einwirkung gebracht werden. Als Stoffe zur Erzeugung der
Niederschlagskerne sollen dalki unter anderem glühende Drähte dienen, die in der
Nebelmasse sogenannte »große Ionen« erzeugen, welche die Niederschlagskerne für
die Wasserteilchen des Nebels bilden sollen. - Ebenso können radioaktive OOuellen
oder ionisierter Staub zur Erzeugung solcher Niederschlagskerne angewendet werden.
Auch dieses bekannte Verfahren bedient sich daher nicht oberflächenaktiver Stoffe
entsprechend der vorliegenden Erfindung, sondern ist von dem Vorhandensein oder
der Erzeugung,von Netzladungen auf den Tröpfchen abhängig.
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Schließlich ist ein Verfahren zur Veränderung ,atmosphärischer Zustände
bekannt, bei dem feinverteilten Masseteilchen oder elektrischen Ladungen, die über
oder durch eine Wolke mittels eines Flugzeuges ausgestreut werden, im Augenblick
;les Ausstreuens eine elektrische Ladung von hohem Potential erteilt wird. Auch
bei diesem bekannten Verfahren wird demgemäß von einer vorsätzlichen Aufladung der
angewendeten Teilchen Gebrauch gemacht, während bei dem Verfahren nach der Erfindung
im Gegensatz zu diesem Verfahren und auch zu den anderen als bekannt angegebenen
Verfahren oberflächenaktive Stoffe zur Anwendung kommen, welche die Doppelschichtladung
der Tröpfchen verändern.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die beiden Wege für
die Einfüh:-##:-a eines :)berflächenaktiven Mittels in einen -1 ebel im nachstehenden
genauer beschrieben. Die Rauchmethode Der Rauch kann in verschiedener Weise erzeugt
werden. Zum Beispiel kann ein Sprühregen einer verdünnten Lösung eines oberflächenaktiven
Mittels in einem flüchtigen Lösungsmittel in einen Heißluftstrom eingeführt werden,
der das Lösungsmittel verflüchtigt und einen Rauch erzeugt. Die durch die flüssigen
Nebeltröpfchen eingefangenen Rauchteilchen lösen sich und verursachen eine Verminderung
der Oberflächenladung des Tröpfchens durch Adsorption. Wenn ionisierter Rauch im
überschuß. verwendet wird, ist es nach diesem Verfahren möglich, eine Umkehrung
der Ladung und folglich eine Restabilisierung des Nebels herbeizuführen. Es ist
deshalb bei der Behandlung eines Nebels notwendig, imstande zu sein, die Größe der
Oberflächenladung.zu bestimmen. Für einen nicht verunreinigten Wassernebel beträgt
die Ladung 3o e1. stat. Einh. pro Quadratzentimeter. Diese kann durch Tetraisoamylammoniumchlorid
bei einer Konzentration von ungefähr i bis 3 X i07 N beseitigt werden (vgl. G i
1 m a n und Bach, Acta Physicochimica U. R. S. S.,
1938, 9, 27). Bei einem
verunreinigten Nebel kann die Ladung der Tröpfchen durch Sammeln einer Wassernebelp-.,be
und durch Beobachtung des Maßes der Kataphorese eines Luftbläschens in der Flüssigkeit
bestimmt werden. Die Erfahrung mit Nebeln verschiedener Typen gestattet eine vernünftige
Schätzung, durch die eine geeignete Größe der Oberflächenladung herbeigeführt werden
kann. Die notwendigen Mengen an oberflächenaktiven Mitteln zur Beseitigung dieser
Ladung können dann durch eine Werttabelle bestimmt werden; z. B. sind die errechneten
Mengen von Tetraisoamylammoniumchlorid, die notwendig sind, um die Ladung verschiedener
Typen von Nebeltröpfchen zu neutralisieren, in der folgenden Tabelle aufgeführt.
| Tabelle |
| Nebeltyp |
| Bergnebel 1 Seenebel Verunreinigter |
| I Industrienebel |
| Ladung e1. stat. Einh. pro Quadratzentimeter ..... etwa
- 50 -ioo bis -2oo |
| etwa - iooo |
| Norm für das erforderliche kationaktive Mittel .... 5 X io
' 5 X io-s 1 io 4. |
Ist einmal darüber entschieden, welche Konzentration an ionisiertem oberflächenaktivem
Mittel notwendig ist, so wird eine angemessene Menge Rauch in dem Nebel zerteilt,
die von der Menge an flüssigem Wasser pro Volumeneinheit des Nebels abhängt, die
nach Standardmethoden bestimmt werden kann. Wenn z. B. ein verunreinigter Nebel
mit einer Oberflächenladung von - iooo e1. stat. Einh. pro Quadratzentimeter behandelt
werden soll und der Gehalt an flüssigem Wasser der Luft 3 X i o-7 mglcm3 beträgt,
dann enthalten i X io5 m3. (d. h. i X soll cm3) 3 X 104 mg (301) Wasser. Um die
Konzentration auf io-4 N zu bringen, braucht man
30 X i0-4 mg Äquivalente
von Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid (Äquivalentgewicht 3q.0), das ist ungefähr
i mg, das in I X
105 m3 erforderlich ist. Wenn die Höhe, bei der der Nebel
zerteilt wird, ioo m beträgt, so erfordert dies eine Freigabe von I mg Rauch pro
Iooo m2 oder i kg pro Quadratkilometer.
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Nicht ionisierte oberflächenaktive Mittel (z. B. Pentaerythritolester,
Polyoxyäthylenverbindungen) können die Oberflächenladung erniedrigen, und -zwar
nicht durch einen Neutralisationprozeß, wie dies bei ionisierten Mitteln der Fall
ist, sondern durch Ionenverdrängung an der Oberfläche. Das bedeutet, daß, wenn ein-
nicht ionisiertes Mittel einem Nebeltröpfchen in ausreichendem Maße zugefügt wird,
um einen vollständigen oder nahezu vollständigen Film auf der Oberfläche zu erzeugen,
die die Ladung bildenden Ionen verdrängt werden. Dafür sind ziemlich große Mengen
solcher Verbindungen notwendig (d. h. sicherlich etwa io-3 N, während nicht ionisierte
Verbindungen
bei der Verwendung der Rauchmethode den Vorteil haben, daß eine «Überdosierung«
nicht möglich ist). Zur Bekämpfung von leichten Nebeln oder unter Arbeitsbedingungen,
wo die Zusammensetzung und der Wassergehalt des Nebels unbekannt ist oder der Zustand
sich plötzlich ändert, kann die Verwendung von nicht ionisierten Verbindungen am
befriedigendsten sein. Die Sprühregenmethode Ein ionisiertes oberflächenaktives
Mittel kann in einem Sprühregen von Wassertröpfchen verwendet werden, die in den
Nebel mit Hilfe einer Maschine mit hohem Zerstäubungsgrad, z. B. von dem Typ, wie
er beim Versprühen von Insektenvertilgungsmitteln auf einer großen Fläche verwendet
wird, eingeführt werden. Bei diesem Verfahren wird genügend oberflächenaktives Mittel
der versprühten Flüssigkeit zugefügt, um den Tropfen eine entgegengesetzte Ladung
zu denen im Nebel zu geben und schließlich einen .Zusammenstoß durch Anziehung herbeizuführen.
Außerdem können ziemlich große Tropfen, wenn nötig oft größer als die Nebeltröpfchen,
versprüht werden. Dies hat den Vorteil, daß der hydrodynamische Wirkungsgrad des
Zusammenstoßes für große Tröpfchen größer ist als für kleine (vgl. L a n g m u i
r , J. Meteorology, 1948, 5, S. 175). Das bedeutet, daß, wenn keine Ladungen auf
den Tröpfchen vorhanden sind, nicht alle von den erwarteten Zusammenstößen tatsächlich
vorkommen, da die Wechselwirkung der hydrodynamischen Strömungsrichtungen in Verbindung
mit den Tröpfchen eine Abstoßung verursacht. Für Nebeltröpfchen gegebener Größe
erhöht sich der hydrodynamische Wirkungsgrad des Zusammenstoßes mit steigendem Radius
des Sprühregentropfens bis zu einem Radius von ungefähr 1000 Wenn ein Sprühregentröpfchen
vom Radius R sich niederschlägt, hat es die Neigung, Nebeltröpfchen aufzufangen,
deren Zentren einen kleineren Abstand als R + r vom Zentrum des Sprühregentröpfchens
haben. Die geringste »Einflußfläche« des Sprühregentröpfchens ist daher unter Vernachlässigung
irgendwelcher Anziehungskräfte zwischen Sprühregen und Nebeltröpfchen (R + r) 2
und die wirksame bestrichene Fläche E - (R + r) 2.
Wenn R = 1O-2 cm und Y
= 1o-s cm ist, für die E = o,66o beträgt, dann wird die wirksame bestrichene Fläche
pro Tropfen o,66o - (1,1 X 10-2) 2 cm2 = 2,51 X 1o-4 cm2. Um daher eine Fläche von
1 km2 (1o16 cm2) wirksam zu bestreichen, sind 1010/2,51 X 1o-4 = q. X 1o13 Tropfen
erforderlich. Da jeder Sprühregentropfen (q./3) ic R3 p2 = q.,2 X 1o-6 mg wiegt,
ist das erforderliche Gewicht q. X 1013 X 4,2 X 1o-6 mg = 1,7 X 1o5kg.
Für eine 1o-4 N-Lösung von Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid (Äquivalentgewicht
340) werden demnach 1,7 X 105 X 340 X 1o-4 mg = 5,7 kg benötigt.
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Sprühmaschinen von dem gegenwärtig verwendeten Typ zum Versprühen
von Insektenvertilgungsmitteln über große Flächen können unmittelbar oder in abgeänderter
Form benutzt werden'. Diejenigen, bei denen ein Heißluftgebläse angewendet wird,
um eine Verbreitung des versprühten Materials zu unterstützen, sind in den Fällen
brauchbar, in denen die Sprühregentröpfchen in eine beträchtliche Höhe gelangen
müssen, obgleich mit diesem Typ von Sprühmaschinen ein bestimmter Teil zur Verdampfung
der Sprühregentröpfchen führt. Wichtig ist auch, daß der erzeugte Sprühregen keine
merklichen Gewichtsanteile an kleinen Tröpfchen enthalten darf, die selbst die Sichtbarkeit
vermindern würden.
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Das Sprühverfahren zerteilt den Nebel rascher als das Rauchverfahren
auf Grund folgender überlegungen: a) Es ist eine bestimmte Zeit erforderlich, um
den Rauch im Nebel zu verteilen, in den Tropfen zu lösen und einen Gleichgewichtszustand
zu erreichen.
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b) Das Rauchverfahren ist auf den Zusammenstößen zwischen den Nebeltröpfchen
selbst aufgebaut, um ein Niederschlagen einzuleiten. Da diese jedoch klein sind,
ist die anfängliche Koagulation gering. Dieser Grad der Koagulation wächst aber
in dem Maß, wie größere Tröpfchen gebildet werden, die sich durch den Nebel hindurch
rascher niederschlagen, indem sie sich mit anderen Tröpfchen vereinigen.
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Bei dem Rauchverfahren ist es notwendig, eine bestimmte Materialmenge
im Nebel zu verteilen, während beim Sprühverfahren die Verwendung eines Sprühüberschusses
nicht nachteilig ist. Jedoch ist der für das Rauchverfahren erforderliche Apparat
weniger kompliziert und teuer. Beim Sprühverfahren ist der Transport von großen
Tröpfchen auf eine Höhe von einigen wenigen hundert Fuß schwierig, wenngleich das
Versprühen mit Hubschraubern oder anderen Flugzeugen oder von Gebäudedächern dazu
beiträgt, diese Schwierigkeit zu überwinden. Für Laboratoriumsuntersuchungen für
das Verfahren gemäß der Erfindung können Nebel wie folgt hergestellt werden: Ein
Luftstrom wird durch ein Filter gesaugt, um zufällig vorhandene Keimkerne zu beseitigen.
Er gelangt als feiner Blasenstrom in einen Generator, der mit Wasser von einer konstant
auf 5o bis 6o° C gehaltenen Temperatur gefüllt ist. Der austretende Luftstrom und
Wasserdampf gelangt in eine Kammer, die auf 8o bis 9o° C gehalten wird (Wiedererhitzer),
und wird dann mit den Kernpartikelchen des Rauches gemischt, die, wie weiter unten
beschrieben, erhalten werden. Die Mischung der aus dem Erhitzer austretenden Kernpartikelchen
und des Dampfes wird in zwei Teile geteilt und durch zwei gleichartige Kammern in
Form von 1o-Liter-Flaschen gesaugt. Wenn die Durchflußmenge genau eingestellt ist,
bildet sich in den Flaschen ein Nebel. Diese sind durch ein besonderes Rohr untereinander
verbunden, so daß die Druckbedingungen usw. in jeder Flasche die gleichen sind.
Der Nebel in der einen Flasche kann dann für Kontrollzwecke verwendet werden, während
der andere in irgendeiner gewünschten Weise behandelt wird.
Die
verwendeten Kernpartikelchen des Rauches bestehen aus Jodsilber, Calciumchlorid
oder Magnesiumperchlorat. Eine Acetonlösung von Jodsilber kann in einem Zerstäuber
nach dem Sprühtyp unter Verwendung eines Leuchtgasstromes zerstäubt und die austretende
Mischung von Leuchtgas und Lösung verbrannt werden, wobei eine kleine Flamme von
ungefähr i bis 2 cm Länge angewendet wird. Der Rauch gelangt dann in den Erhitzer
durch einen Glaskamin.
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Mit einer gegebenen Menge Wasserdampf kann ein Nebel unter Verwendung
von hygroskopischen Kernpartikelchen (z. B. Calciumchlorid oder Magnesiumperchlorat)
erhalten werden, der optisch dichter ist, d. h. eine kleinere Tröpfchengröße besitzt.
Es besteht kein großer Unterschied zwischen den Nebeln, die mit den beiden Typen
von hygroskopischen Kernpartikelchen erhalten werden.
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Ein Nebel, der, wie oben erwähnt, aus reinem Wasser hergestellt wird,
hauptsächlich mit unlöslichen jodsilberkernen, ist nicht sehr stabil. Er hat die
Neigung, sich niederzuschlagen. Es werden daher geringe Mengen von flüchtigen Elektrolyten,
z. B. Ammoniak, Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff und Chlorwasserstoff, zugefügt,
um den Nebel zu stabilisieren. Ammoniak ist am besten geeignet, da die starke Adsorption
des Hydroxylions eine hohe negative Ladung ergibt, die das Wachstum der Partikelchen
durch Zusammenstoß zu verhindern sucht. Für die allgemeine Praxis enthält das Wasser
im Dampferzeuger geringe Mengen von Ammoniumhydroxyd, so daß Nebel verschiedener
Stabilität nach Belieben erhalten werden können.
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Die Nebel wurden nach dem oben beschriebenen Verfahren in einer Kammer
hergestellt, die aus einem senkrechten Rohr von 15 cm Höhe und. q. cm Durchmesser
bestand. Die Kernpartikelchen des Rauches bestanden aus Silberjodid, und die Nebel
wurden durch Zugabe von bestimmten :Mengen Ammoniak stabilisiert. Das Rohr war in.geeigneter
Weise beleuchtet, und es wurde die Sedimentationsgeschwindigkeit der Nebel unter
dem Einfluß der Schwere beobachtet, wobei die Messungen an ungefähr fünfzig Nebeln
gemacht wurden (geringster Tröpfchenradius ungefähr io,u). Die Sedimentationsgeschwindigkeit
dieser stabilisierten Nebel wurde während der Versuchszeit (bis zu 8 Sekunden) als
konstant befunden, ein Hinweis, daß die Tropfengröße konstant war.
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Ähnliche Versuche wurden mit gleichartigen Nebeln gemacht, denen Rauch
von einem der als Kation aktiven Mittel, - wie z. B. Cetylpyridinchlorid, Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid
und Stearyldimethylbenzylanimoniumchlorid, zugesetzt worden ist. Für jedes oberflächenaktive
Mittel wurden Messungen an ungefähr fünfzig Nebeln durchgeführt, und in jedem Fall
wurde gefunden, daß die Sedimentationsgeschwindigkeiten mit der Zeit ganz rasch
anstiegen, ein Hinweis auf das Wachstum der Partikelchen durch Zusammen stoß. Die
Ergebnisse zeigten, daß in einem Nebel mit einem Wassergehalt von io g/m3 Zusammenstöße
im Mittel in der Größenanordnung von o,i pro Tropfen und Sekunde vorkommen. Der
tatsächliche Wert hängt von. dem verwendeten oberflächenaktiven Mittel, von der
Teilchengrößenverteilung im Nebel und von der Menge des zugefügten Rauches ab (dies
ist sehr schwierig zu kontrollieren, da die verwendeten Mengen klein waren).
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Zum Reinigen von z. B. Flugzeugrennstrecken nach dem Sprühverfahren
werden Sprühmaschinen in geeigneten Abständen entlang den Rennstrecken eingesetzt.
Jeder Sprühregen erfordert einen Rotationszerstäuber, und die Felder des Sprühregens
werden so angeordnet, daß eine vollständige Bedeckung der Rennstrecke mit Sprühregen
gewährleistet ist. Die Reinigung wird auf der Rennstrecke parallel oder unter dem
kleinsten Winkel zur Windrichtung durchgeführt.
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Für die Reinigung von größeren Flächen, wo der Nebel gewöhnlich vom
Wind getragen wird (gerade nach bei 0,05 m pro Stunde), werden die Sprühregen
rundherum am Umfang der Fläche verteilt und an der Aufwindseite veranlaßt, einen
»Vorhang« zu bilden, durch den der Nebel auf seinem Weg zu dem Flächenbereich dringt.
Dies ergibt ein Niederschlagen des dahinziehenden Nebels an den im Aufwind liegenden
Sprühregen, und eine gereinigte Fläche breitet sich windabwärts über die zu reinigende
Fläche aus. Der Vorhang muß dabei so hoch sein, daß ungereinigter Nebel keine Zeit
hat, über ihn unter die erforderliche Mindesthöhe für die Reinigung herabzufallen,
und zwar bis zu einem Zeitraum, in welchem die andere Seite der zu reinigenden Fläche
erreicht ist. Beispielsweise fallen Tröpfchen von i o ,u Radius ohne _ Berührung
bei einer Geschwindigkeit von i2o Fuß pro Stunde aus. Wenn daher eine Fläche von
i Quadratmeile bis zu einer Mindesthöhe von ioo Fuß gereinigt werden soll und die
Windgeschwindigkeit i m pro Stunde beträgt, muß die Höhe des Sprühregenvorhanges
22o Fuß betragen. Es ist auch wünschenswert,.wenigstens mit einigen Sprühregen entlang
der Seite des Quadrates zu operieren, um seitwärts einen Antrieb des Nebels in die
gereinigte Fläche zu verhüten.
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Für die stufenweise fortschreitende Reinigung größerer Flächen können
kleine Rauchgeneratoren über die Fläche verteilt verwendet werden, um die Ladung
zu erniedrigen und das Niederschlagen zu beschleunigen. Die Austrittsgeschwindigkeit
des Rauches in die Fläche hängt von der Windgeschwindigkeit ab, und die.Menge muß
gemäß dem Nebelvolumen geregelt werden, das die behandelte Fläche pro Zeiteinheit
durchdringt, unter der Voraussetzung, daß man die erwartete Durchdringungshöhe des
Rauches kennt.
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Mit beiden Rauch- oder Sprühverfahren ist allgemein eine periodische
Zurücknahme der gereinigten Fläche notwendig in dem Maße, wie sich die gereinigte
Fläche »bildet«, wie der Nebel von, oben durch den gewöhnlichen Sedimentationsprozeß
herabfällt (übliche Geschwindigkeit ungefähr i cm/sec ohne Übertragung) oder wie
der Nebel sich in horizontaler Richtung verbreitet. Bei Wind bewegt sich die ganze
gereinigte Fläche windabwärts
und wird durch mehr Nebel wieder
an ihre Ausgangsstellung zurückgebracht.
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Soweit oben von einem Nebel die Rede ist, so sollen unter diesem Ausdruck
auch Aerosole, wie z. B. dünne Nebel oder Wolken, fallen, die Wassertröpfchen enthalten.