RU2174301C2

RU2174301C2 - Устройство для рассеяния тумана

Info

Publication number: RU2174301C2
Application number: RU99104915A
Authority: RU
Inventors: А.А. Черников
Original assignee: Центральная аэрологическая обсерватория
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2001-10-10

Abstract

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий. Устройство включает корпус, выполненный в виде двух сопряженных полостей. На трубопроводе выхлопных газов установлен теплообменник, закрепленный перед узлом осушения. Двигатель внутреннего сгорания снабжен теплообменником-рекуператором. Выход трубопровода выхлопных газов соединен с камерой конденсации узла осушения. Конденсатор холодильной машины установлен за воздухозаборником верхней полости и перед выходным патрубком нижней полости. Изобретение позволяет повысить эффективность рассеяния тумана и использования затрачиваемой энергии. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий.

Известно устройство для рассеяния тумана, имеющее несколько авиационных двигателей, установленных вдоль взлетно-посадочной полосы. Нагретый воздух из двигателей поступает в трубопроводы, которые направляют его под различными углами наклона относительно поверхности взлетной полосы (Патент США 4125223, E 01 H 13/00, 1977 г.).

Недостатком такого устройства является то, что при сгорании углеводородного топлива образуется большое количество паров воды, которые конденсируются при поступлении нагретого воздуха в зону тумана и снижают эффективность рассеяния.

Известно устройство для рассеяния тумана осушенным и охлажденным воздухом, содержащее воздухозаборник, вентилятор, холодильную машину, содержащую конденсатор, компрессор, камеру конденсации с установленным в ней испарителем холодильной машины, привод и выходной патрубок. Воздух, содержащий капли тумана, засасывают с помощью вентилятора в камеру конденсации, где он обезвоживается путем охлаждения, а затем через выходной патрубок его выбрасывают в защищаемую зону (Патент США 3598313, E 01 H 13/00, 1971 г.).

Недостатком такого устройства является низкая эффективность использования подводимой энергии, поскольку значительная часть ее используется для подогрева воздуха, который направляется за пределы зоны рассеяния тумана.

Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности рассеяния тумана и повышение эффективности использования затрачиваемой энергии.

Технический результат достигается тем, что устройство для рассеяния тумана, включающее корпус, содержащий воздухозаборник и выходной патрубок, узел осушения, включающий холодильную машину, содержащую испаритель, конденсатор и компрессор, камеру конденсации с установленным в ней испарителем холодильной машины и привод, корпус выполнен в виде двух сопряженных полостей, установленных друг над другом, причем оно снабжено размещенным в верхней полости и соединенным с приводом двигателем внутреннего сгорания, на трубопроводе выхлопных газов которого установлен теплообменник закрепленный перед узлом осушения, размещенным в нижней полости, при этом двигатель внутреннего сгорания снабжен теплообменником-рекуператором, установленным в верхней полости, выход трубопровода выхлопных газов соединен с камерой конденсации узла осушения, а конденсатор холодильной машины установлен за воздухозаборником верхней полости и перед выходным патрубком нижней полости.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что корпус выполнен в виде двух сопряженных полостей, установленных друг над другом, причем оно снабжено размещенным в верхней полости и соединенным с приводом двигателем внутреннего сгорания, на трубопроводе выхлопных газов которого установлен теплообменник, закрепленный перед узлом осушения, размещенным в нижней полости, при этом двигатель внутреннего сгорания снабжен теплообменником-рекуператором, установленным в верхней полости, выход трубопровода выхлопных газов соединен с камерой конденсации узла осушения, а конденсатор холодильной машины установлен за воздухозаборником верхней полости и перед выходным патрубком нижней полости. Следовательно, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию "новизна".

При изучении других технических решений в данной области признаки, отличающие предложенное устройство от прототипа, не были выявлены. Кроме того, проявляется непосредственная связь между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом, что позволяет сделать вывод о соответствии данного предложения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлен общий вид устройства.

Воздействие на туманы осуществляется главным образом в районах аэродромов, морских и речных портов, на автомагистралях в связи с необходимостью увеличения дальности видимости. Часто возникают чрезвычайные ситуации, когда из-за тумана спасатели не могут быть доставлены к месту аварии. Поэтому имеется необходимость в мобильных автономных установках, способных проложить путь в тумане к месту аварии и сформировать за собой просветленные участки. Предлагаемое устройство формирует 2 струи подогретого и смесь частично подогретого и осушенного воздуха. Одна обеспечивает просветление тумана впереди подвижной установки, вторая создает дополнительное просветление и увеличивает существование зоны рассеяния за движущейся установкой.

Устройство для рассеяния тумана содержит корпус 1, выполненный в виде двух сопряженных, установленных друг над другом верхней полости 2 и нижней полости 3. Верхняя полость 2 содержит воздухозаборник 4, вентилятор 5, двигатель внутреннего сгорания 6, снабженный теплообменником-рекуператором 7, который установлен в верхней полости 2, и выходной патрубок 8. Нижняя полость 3 содержит воздухозаборник 9, узел осушения 10, включающий вентилятор 11, камеру конденсации 12, холодильную машину 13, содержащую испаритель 14, установленный в камере конденсации 12, компрессор 15 и конденсатор 16, который установлен за воздухозаборником 4 верхней полости и перед выходным патрубком 17 нижней полости 3. Камера конденсации 12 имеет емкость 18 для сбора конденсата. На трубопроводе 19 выхлопных газов двигателя 6 закреплен теплообменник 20, установленный перед вентилятором 11 нижней полости 3. Выход трубопровода 19 соединен со входом узла осушения 10. Компрессор 15 холодильной машины 13, вентиляторы 11 и 5 посредством привода 21 соединены с двигателем 6. Корпус 1 закреплен на транспортном средстве 22.

Устройство работает следующим образом.

Транспортное средство 22 движется в направлении, указанном стрелкой. При работе двигателя внутреннего сгорания 6 посредством привода 21 приводятся в действие вентиляторы 5, 11 и компрессор 15 холодильной машины 13. Вентилятор 5 через воздухозаборник 4 засасывает атмосферный воздух из зоны тумана, насыщенный парами и каплями воды. Проходя через установленную в верхней полости за воздухозаборником часть конденсатора 16 холодильной машины 13, воздух нагревается и далее, проходя через теплообменник-рекуператор 7, нагревается теплом, которое выделяется в двигателе внутреннего сгорания 6. В результате нагрева капли тумана испаряются и прозрачный нагретый воздух выходит через выходной патрубок 8 верхней полости 2 вперед по направлению движения транспортного средства 22 со скоростью, превышающей скорость движения. Выхлопные газы двигателя 6 по трубопроводу 19 поступают в узел осушения 10, что предотвращает снижение эффективности установки при отрицательных температурах. При введении нагретого чистого воздуха в туман число капель и водность непрерывно убывают, что ведет к монотонному увеличению видимости в тумане и способствует продвижению транспортного средства вперед. Например, при диаметре верхней полости 2 м и мощности двигателя внутреннего сгорания 250-350 кВт, на выходе полости обеспечивается поток воздуха со скоростью до 40 м/с и более. Внутри полости при оптимальном режиме работы двигателя образуется поток тепловой энергии 1000-1400 кДж/с, что позволяет подогреть струю воздуха на 10^oC. При отсутствии ветра такая струя позволяет за доли секунды рассеять туман в области шириной более 10 м протяженностью до 80 м.

Из-за интенсивной турбулентности, возникающей на границе струи, направленной по ходу движения транспортного средства, при большом градиенте скорости, возмущения воздушной среды, вызываемого движением автомобиля, а также сравнительно быстрого подъема нагретого воздуха вверх под действием архимедовых сил, рассеяние тумана в спутном следе за движущейся установкой может оказаться недостаточным для обеспечения безопасного движения группы автомобилей за установкой. Для обеспечения надежной просветляемой зоны за движущейся установкой формируется вторая струя осушенного и частично подогретого воздуха с плотностью, примерно равной плотности окружающего воздуха, направленная в сторону противоположную движению транспортного средства.

Вентилятор 11 вместе частью нагретого воздуха, выбрасываемого вперед, засасывает туман через воздухозаборник 9 в нижнюю полость 3. Проходя через теплообменник 20, смесь нагревается, охлаждая идущие по трубопроводу выхлопные газы. Далее часть смеси попадает вместе с выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания 6 в узел осушения 10. Проходя камеру конденсации 12 за счет наличия в ней испарителя 14 холодильной машины 13, воздух охлаждается, и происходит конденсация и осаждение капель. Конденсат собирается в емкости 18 для сбора конденсата. Осушенный воздух подогревается, проходя через расположенную в нижней полости 3 часть конденсатора 16 холодильной машины 13 и смешивается с частично подогретым воздухом, прошедшим через теплообменники 20 и 16, минуя узел осушения 10. После чего смесь выводится через выходной патрубок 17 в сторону, противоположную движению транспортного средства.

Эффективность рассеяния тумана существенно зависит от плотности воздуха, выходящего из устройства рассеяния. Оптимальным является плотность, примерно равная плотности окружающего воздуха, в этом случае выходящий воздух остается долгое время на месте воздействия и способствует вытеснению тумана, надвигающегося с других сторон. Варьирование плотности воздуха на выходе из нижней полости потоков более плотного осушенного воздуха из осушителя и менее плотного частично нагретого воздуха позволяет получить на выходе струю с плотностью, равной плотности окружающего воздуха, и больше. Такой воздух будет ложиться на дорогу и находиться над ней в отсутствие бокового ветра до тех пор, пока из-за турбулентного перемешивания его относительная влажность не приблизится к относительной влажности в тумане.

Таким образом, предложенное устройство позволяет эффективно прокладывать путь в тумане и рассеивать туман с высокой эффективностью использования подводимой энергии.

Claims

Устройство для рассеяния тумана, включающее корпус, содержащий воздухозаборник и выходной патрубок, вентилятор, узел осушения, включающий холодильную машину, содержащую конденсатор, компрессор, камеру конденсации с установленным в ней испарителем холодильной машины и привод, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух сопряженных полостей, установленных друг над другом, причем оно снабжено размещенным в верхней полости и соединенным с приводом двигателем внутреннего сгорания, на трубопроводе выхлопных газов которого установлен теплообменник, закрепленный перед узлом осушения, размещенным в нижней полости, при этом двигатель внутреннего сгорания снабжен теплообменником-рекуператором, установленным в верхней полости, выход трубопровода выхлопных газов соединен с камерой конденсации узла осушения, а конденсатор холодильной машины установлен за воздухозаборником верхней полости и перед выходным патрубком нижней полости.