RU2579271C1

RU2579271C1 - Method for prevention of fogging

Info

Publication number: RU2579271C1
Application number: RU2014144870/13A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Мазуров; Владимир Николаевич Козлов; Николай Андреевич Коршун
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: meteorology.

SUBSTANCE: method is intended for active action on atmospheric processes, namely to prevent formation of fog. Near-surface air is directed to a cooling chamber. Air is humidified in cooling chamber up to saturation with water vapour. Humidified air is supplied to vortex generator. Air is lifted to the height of dew point for further formation of cloud layer. Cloud layer protects the earth surface against cooling.

EFFECT: method prevents fogging during night due to decrease of temperature near the Earth surface.

1 cl

Description

Изобретение относится к области метеорологии и является реализацией активных воздействий на атмосферные процессы в пограничном слое атмосферы путем изменения радиационного баланса у земной поверхности при ожидании образования тумана. Понижение температуры воздуха является одной из основных причин конденсации водяного пара как вблизи земной поверхности, так и в пограничном слое атмосферы. Вследствие охлаждения земной поверхности и прилегающего слоя воздуха под влиянием радиационного излучения и незначительного турбулентного обмена образуются наиболее интенсивные радиационные туманы. Понижение температуры земной поверхности при излучении составляет около одного градуса в час.The invention relates to the field of meteorology and is the implementation of active effects on atmospheric processes in the boundary layer of the atmosphere by changing the radiation balance at the earth's surface while waiting for the formation of fog. A decrease in air temperature is one of the main causes of condensation of water vapor both near the earth's surface and in the boundary layer of the atmosphere. Due to the cooling of the earth's surface and the adjacent layer of air under the influence of radiation and slight turbulent exchange, the most intense radiation mists are formed. Lowering the temperature of the earth's surface during radiation is about one degree per hour.

Для образования тумана необходимо, чтобы воздух охладился ниже точки росы на величину, при которой определенное количество водяного пара сконденсируется. Физически механизм образования туманов под влиянием горизонтального перемешивания можно представить в следующем виде. Если смешиваются два объема воздуха с различной температурой, то температура теплого воздуха понижается. Избыток водяного пара (сверх насыщения) в теплом воздухе при этом конденсируется. Затем капли воды распространяются на весь объем. Так как в холодном воздухе температура при этом повышается, то в нем возникает недостаток насыщения: часть капель поэтому испаряется, а оставшаяся масса капель образует туман. Из анализа условий туманообразования в процессе смешения воздушных масс вытекает, что образованию туманов смешения благоприятствует понижение температуры холодного воздуха и соответственно понижение температуры теплого воздуха при смешении.For the formation of fog, it is necessary that the air is cooled below the dew point by an amount at which a certain amount of water vapor is condensed. Physically, the mechanism of fog formation under the influence of horizontal mixing can be represented in the following form. If two volumes of air with different temperatures are mixed, then the temperature of warm air decreases. Excess water vapor (in excess of saturation) in warm air condenses. Then drops of water spread over the entire volume. Since the temperature rises in cold air, there is a lack of saturation in it: part of the drops therefore evaporate, and the remaining mass of drops forms fog. From the analysis of the conditions of fogging during the mixing of air masses it follows that the formation of mixing fogs is favored by a decrease in the temperature of cold air and, accordingly, a decrease in the temperature of warm air during mixing.

Благоприятными условиями для образования радиационных туманов служит отсутствие облачности. Увеличение количества облачности и понижение ее основания (нижней границы) приводят к усилению противоизлучения атмосферы и уменьшению эффективного излучения земной поверхности, что не способствует ее охлаждению и образованию тумана. Аналогами предлагаемого изобретения являются патенты Франции №2171955, 1973 г; Великобритании №1359654, 1970 г.; США №3598313, 1971 г.Favorable conditions for the formation of radiation fog is the lack of cloudiness. An increase in the amount of cloudiness and a decrease in its base (lower boundary) lead to an increase in the counterradiation of the atmosphere and a decrease in the effective radiation of the earth's surface, which does not contribute to its cooling and the formation of fog. Analogues of the invention are French patents No. 2171955, 1973; UK No. 1359654, 1970; US No. 3598313, 1971

Патент Франции №2171955 - Система (способ и устройство), предупреждающая образование тумана. Система предназначена для создания местной защиты от тумана, образующегося над поверхностью земли. Система состоит в создании на небольшой высоте искусственных облаков, создающих термический экран и замедляющих охлаждение почвы и воздуха на уровне этих облаков. Дымообразующие вещества или испаряющаяся вода разносятся самолетами или вертолетами, летающими по прямой вперед и назад над защищаемой зоной. К недостаткам системы относится использование реагентов в виде дымообразующих веществ или воды, распыляемых с самолета.French patent No. 2171955 - System (method and device), preventing the formation of fog. The system is designed to create local protection against fog forming above the surface of the earth. The system consists of creating artificial clouds at a low height, creating a thermal screen and slowing down the cooling of soil and air at the level of these clouds. Smoke-generating substances or evaporating water are carried by airplanes or helicopters flying in a straight line forward and backward over the protected area. The disadvantages of the system include the use of reagents in the form of smoke-generating substances or water sprayed from an airplane.

Патент Великобритании №1359654 - Способ рассеивания и предотвращения образования тумана, дыма, смога и устройство для осуществления этого способа. Туман рассеивается или предотвращается образование тумана, например в холодном воздухе при достижении критической температуры, путем создания поднимающегося по спирали столба воздуха, стимулирующего геострофический эффект. При этом используются 3 газотурбинных двигателя, устанавливаемых в ряд. В выхлопных газах указанных двигателей содержится насыщенный водяной пар. К недостаткам аналога относится введение в атмосферу дополнительного количества воды при температуру выхода из газотурбинных двигателей, что в конечном итоге будет способствовать туманообразованию при выключении двигателей или перерасходу топлива при непрерывной работе.UK patent No. 1359654 - A method for dispersing and preventing the formation of fog, smoke, smog and a device for implementing this method. The fog is dispersed or fog is prevented, for example, in cold air when a critical temperature is reached by creating a spiraling column of air that stimulates a geostrophic effect. In this case, 3 gas turbine engines are used, installed in a row. The exhaust gases of these engines contain saturated water vapor. The disadvantages of the analogue include the introduction into the atmosphere of an additional amount of water at the exit temperature of gas turbine engines, which will ultimately contribute to fogging when the engines are turned off or fuel overrun during continuous operation.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является патент США №3598313 - Способ предотвращения и разрушения тумана сухим холодным воздухом. Способ, включающий создание над защищаемой зоной слоя прозрачного воздуха, который на 3-7°С холоднее окружающего воздуха. Для этого окружающий воздух, содержащий капли тумана, засасывают вентилятором в охладительную установку, где этот воздух обезвоживают путем охлаждения, затем его выбрасывают в защищаемую зону. Недостатком ближайшего прототипа является выброс холодного воздуха в защищаемую зону, так как это при смешении с окружающим воздухом понизит температуру и приведет к образованию тумана или к усилению образовавшегося.The closest analogue to the proposed invention is US patent No. 3598313 - A method of preventing and destroying fog with dry cold air. A method including creating a layer of transparent air above the protected zone, which is 3-7 ° C colder than the surrounding air. To do this, ambient air containing droplets of fog is sucked in by a fan into a cooling unit, where this air is dehydrated by cooling, then it is discharged into the protected zone. The disadvantage of the closest prototype is the ejection of cold air into the protected area, since this, when mixed with ambient air, will lower the temperature and lead to the formation of fog or to an increase in the resultant.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является предотвращение образования тумана при ночном понижении температуры у земной поверхности.The problem to which the invention is directed, is to prevent the formation of fog during nightly lowering the temperature at the earth's surface.

Сущность изобретения состоит в том, что способ предотвращения образования тумана, использующий охлаждающую установку, отличающийся тем, что охлажденный у земной поверхности воздух изолируют с помощью вихревого генератора от окружающей атмосферы и поднимают на высоту расположения точки росы для образования облачного слоя, экранирующего выхолаживание земной поверхности и образование тумана.The essence of the invention lies in the fact that the method of preventing the formation of fog using a cooling unit, characterized in that the air cooled at the earth’s surface is isolated by means of a vortex generator from the surrounding atmosphere and raised to a dew point height to form a cloud layer shielding the cooling of the earth’s surface and fogging.

Предлагаемый способ предотвращения образования тумана осуществляется следующим образом. Вентилятором воздух подается в охлаждающую камеру, в которой увлажняется до насыщения за счет охлаждения, а затем насыщенный влагой воздух подают в цилиндрическую насадку вихревого генератора по а.с. СССР №908991 для выпуска в атмосферу. Подогретая в генераторе влага испаряется в вихревом кольце, охлаждая поднимающийся тороидальный вихрь и одновременно вовлекая в себя окружающий влажный воздух. На уровне стабилизации вихрь прекращает движение, в результате адиабатического расширения температура поднятого воздуха понижается, а водяной пар достигает состояния насыщения, происходит образование облачного покрова, экранирующего земную поверхность.The proposed method of preventing the formation of fog is as follows. Air is supplied by a fan to a cooling chamber, in which it is humidified to saturation due to cooling, and then air saturated with moisture is supplied to a cylindrical nozzle of a vortex generator by a.s. USSR No. 908991 for release into the atmosphere. Moisture heated in the generator evaporates in the vortex ring, cooling the rising toroidal vortex and simultaneously involving the surrounding moist air. At the stabilization level, the vortex stops moving, as a result of adiabatic expansion, the temperature of the raised air decreases, and water vapor reaches a saturation state, and a cloud cover forms that shields the earth's surface.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №3598313.1. US patent No. 3598313.

2. Патент Франции №2171955.2. French Patent No. 2171955.

3. Патент Великобритании №1359654.3. British patent No. 1359654.

4. А.с. СССР №908991.4. A.S. USSR No. 908991.

Claims

A method of preventing the formation of fog, using a cooling unit, characterized in that the air near the earth's surface is directed to a cooling chamber, in which it is humidified by cooling until it is saturated with water vapor, and then the air saturated with moisture is supplied to the vortex generator and raised to the height of the dew point the formation of a cloud layer shielding the cooling of the earth's surface.