RU2610315C1

RU2610315C1 - Device for fog dissipation

Info

Publication number: RU2610315C1
Application number: RU2015145169A
Authority: RU
Inventors: Марина Алексеевна Васильева; Надежда Вячеславовна Жохова; Владимир Николаевич Иванов; Алексей Алексеевич Палей; Людмила Васильевна Палей; Николай Петрович Романов; Анатолий Викторович Савченко; Леонид Игоревич Толпыгин
Original assignee: Алексей Алексеевич Палей
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-02-09

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: device comprises a frame free for passing the cleaned gas stream. A filter material (3) with open pores is mounted in the frame. The filtering material is made in the form of stacked belts. The partitions (2) impermeable for the separated liquid are installed between the belts at an angle to the horizon.

EFFECT: increased efficiency of fog dissipation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению дальности видимости, а также в устройствах фильтрации увлажненных газовых потоков.The invention relates to the field of technology designed to disperse fog in a controlled area (airfields, high-speed roads, open areas for various sports and entertainment events, etc.), where it is necessary to fulfill the requirements for transparency of the atmosphere and ensuring the range of visibility, as well as humidified gas stream filtration devices.

Известны способы рассеивания туманов, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов). См., например, патент RU №2357404, опубликованный 10.06.2009 г., патент RU №2175185, опубликованный 27.10.2001 г., патент RU №2061358, опубликованный 10.06.1996 г.Known methods for dispersing fogs based on artificial condensation of water vapor by using special substances (reagents). See, for example, patent RU No. 2357404, published June 10, 2009, patent RU No. 2175185, published October 27, 2001, patent RU No. 2061358, published June 10, 1996.

Доставка реагентов и их распространение в тумане или облачности осуществляется с самолетов (см., например, патент США №2815928, МПК А01G 15/00, опубликованный 10.12.1957 г.), с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР №576839, МПК А01G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент №2034444, МПК 6 А01G 15/00, опубликованный 10.05.1995 г.). Применение данных методов ограничивается переохлажденными туманами (туманами, образуемыми в условиях отрицательных температур окружающего воздуха). Теплые туманы являются устойчивыми и с помощью реагентов не рассеиваются.Reagents are delivered and distributed in fog or clouds from aircraft (see, for example, US patent No. 2815928, IPC A01G 15/00, published December 10, 1957) using missiles (see, for example, USSR copyright certificate No. 576839, IPC A01G 15/00), shells (see, for example, Russian Federation Patent No. 2034444, IPC 6 A01G 15/00, published May 10, 1995). The application of these methods is limited to supercooled fogs (fogs formed under conditions of negative ambient temperatures). Warm mists are stable and do not disperse with reagents.

Известны способы электрического воздействия на аэрозольное облако, основанные на доставке в аэрозольное облако коронирующих проводов, соединенных с источником высокого напряжения (см., например, авторское свидетельство СССР №71260, МПК А01G 15/00, опубликованное 31.07.1948 г., патент США №3456880, МПК А01G 15/00, опубликованный 22.07.1969 г.).Known methods of electrical exposure to an aerosol cloud, based on the delivery to the aerosol cloud of corona wires connected to a high voltage source (see, for example, USSR author's certificate No. 71260, IPC A01G 15/00, published July 31, 1948, US patent No. 3456880, IPC A01G 15/00, published July 22, 1969).

Основным недостатком описываемого способа и известных устройств является необходимость подъема коронирующих проводов на высоту расположения облака, что предопределяет большие затраты ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.The main disadvantage of the described method and known devices is the need to raise the corona wires to the height of the cloud, which determines the high cost of resources and is not always feasible by weather conditions.

Известен способ, заключающийся в обдуве воздушным потоком, формируемым с помощью технических средств, коронирующих электродов, установленных у поверхности земли.A known method, which consists in blowing air flow formed using technical means, the corona electrodes installed at the surface of the earth.

Технические решения, которые реализуют известный способ, - это способ вызывания дождя (см. авторское свидетельство СССР №29675, МПК A01G 15/00, опубликованное в 1948 г.), а также устройство для разрушения тумана (см. опубликованную заявку ФРГ №4005304, МПК Ε01Η 13/00).Technical solutions that implement the known method are a method of causing rain (see USSR author's certificate No. 29675, IPC A01G 15/00, published in 1948), as well as a device for destroying fog (see Germany’s published application No. 4005304, IPC Ε01Η 13/00).

Описываемый способ способствует распространению ионизированного воздуха, т.е. электрически заряженных частиц вверх, ускоряя тем самым процесс выпадения осадков из облачности или осаждение тумана.The described method promotes the spread of ionized air, i.e. electrically charged particles upward, thereby accelerating the process of precipitation from clouds or the deposition of fog.

Известен способ рассеивания туманов и облаков, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли (см. "Журнал геофизических исследований ", Кембридж, Массачусета, март 1962 г., т. 67, стр 1073-1082). Сведения об этом способе отражены и в отечественной технической литературе (см. Л.Г. Качурин "Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г., стр. 287-293).A known method of dispersing fogs and clouds, which consists in generating electric charges into the atmosphere by connecting corona wires to the high voltage source, fixed through insulators on supports at the surface of the earth (see "Journal of Geophysical Research", Cambridge, Massachusetts, March 1962, t 67, pp. 1073-1082). Information about this method is also reflected in the domestic technical literature (see L. G. Kachurin, “Physical Foundations of Impact on Atmospheric Formations,” Gidrometeoizdat, Leningrad, 1978, pp. 287-293).

Как следует из приведенных источников информации, определяющим фактором рассеивания тумана в известном способе является пространственный заряд, воздействующий на атмосферные образования.As follows from the above sources of information, the determining factor in the dispersion of fog in the known method is the space charge acting on atmospheric formations.

Известное устройство по патенту РФ №2124288 C1, кл. Е01H 13/00, 19.12.1997 г., опубликованному 10.01.1999 г, бюл. №1, которое содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока, и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства. Известное техническое решение обеспечивает сепарацию капель тумана из набегающего на защищаемый объект воздушного потока. Очищенный от капель тумана воздушный поток обладает хорошей оптической прозрачностью и обеспечивает необходимую дальность видимости. Сепарация капель тумана в известном техническом решении осуществляется в два этапа: на первом этапе в области горения коронного разряда производят электрическое заряжание капель тумана; на втором этапе электрически заряженные капли сепарируются на заземленной поверхности. Эффективность сепарации капель в известном техническом решении определяется устойчивостью горения коронного разряда, которая может быть обеспечена в условиях высокой точности зазора разрядного промежутка по всей площади устройства, что является сложной технологической задачей и требует значительных финансовых затрат.The known device according to the patent of the Russian Federation No. 2124288 C1, class. E01H 13/00, 12/19/1997, published on 01/10/1999, bull. No. 1, which contains wires connected to the current source with a small radius of curvature of the surface, mounted on the insulators of the supports parallel to the conductive grid mounted in a vertical plane passing through the axis of symmetry of the adjacent supports. The corona discharge generated by the corona wires creates an ionic wind, which is directed from the corona wires to a grounded grid. A cloud of fog passing through the corona discharge region receives an electric charge and is directed by an ionic wind, as well as by an external wind flow, to an earthed grid. Passing through the cells of the grounded grid, electrically charged drops of fog are separated from the wind stream, and the wind stream cleaned from fog is directed to the area of the space protected from fog. A well-known technical solution provides the separation of droplets of fog from the air flow running onto the protected object. The air stream cleared of drops of fog has good optical transparency and provides the necessary range of visibility. The separation of fog droplets in a known technical solution is carried out in two stages: at the first stage, in the field of corona discharge burning, electric droplets of fog are charged; In the second stage, electrically charged drops are separated on a grounded surface. The efficiency of droplet separation in a known technical solution is determined by the stability of corona discharge combustion, which can be ensured under conditions of high accuracy of the gap of the discharge gap over the entire area of the device, which is a complex technological task and requires significant financial costs.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является устройство туманоуловителя, описание которого представлено в патенте РФ на изобретение №2376056 RU. Известное устройство содержит свободный для прохождения очищаемого газового потока каркас, в котором смонтирован фильтрующий материал с открытыми порами, выполненный в виде установленных друг над другом с перекрытием лент. Известное устройство обеспечивает высокую эффективность сепарации капель из сформированного газового потока и очищенным от капель напором движущегося газа вытесняет туман из контролируемой территории. Вместе с тем в известном устройстве капли жидкости, сепарируемые верхними лентами, стекают на нижележащие ленты, перекрывают у них часть пор и переувлажняют их. Для рассеивания тумана на контролируемой территории необходимо обеспечить сепарацию капель из потока натекающего тумана высотой в несколько метров. Переувлажнение нижележащих слоев и увеличение гидравлического сопротивления потоку с использованием известного устройства столь значительно, что вынуждает поток тумана не проходить сквозь устройство туманоуловителя, а обтекать его, что снижает эффективность рассеивания тумана на контролируемой территории.The closest technical solution to the proposed method is the device of the mist eliminator, the description of which is presented in the patent of the Russian Federation for invention No. 2376056 RU. The known device comprises a free frame for passage of a gas stream to be cleaned, in which an open-pore filter material is mounted, made in the form of tapes installed one above the other with overlapping. The known device provides high efficiency for the separation of droplets from the generated gas stream and purified from droplets by the pressure of the moving gas displaces fog from the controlled area. However, in the known device, droplets of liquid separated by upper tapes flow onto the underlying tapes, overlap part of the pores in them and moisturize them. To disperse the fog in a controlled area, it is necessary to ensure the separation of droplets from the flow of incoming fog a few meters high. The waterlogging of the underlying layers and the increase in hydraulic resistance to the flow using the known device are so significant that it forces the fog flow not to pass through the mist eliminator device, but to flow around it, which reduces the efficiency of fog dispersion in the controlled area.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности рассеивания тумана.The aim of the invention is to increase the efficiency of dispersion of the fog.

Для достижения заявленной цели известное устройство для сепарации от газового потока капель тумана, содержащее свободный для прохождения очищаемого газового потока каркас, в котором смонтирован фильтрующий материал с открытыми порами, выполненный в виде установленных друг над другом лент, снабжено установленными между лентами под углом к горизонту непроницаемыми для сепарируемой жидкости перегородками.To achieve the stated goal, a known device for separating mist droplets from a gas stream, comprising a frame free for passage of a gas stream to be cleaned, in which an open-pore filter material is mounted, made in the form of tapes mounted on top of one another, equipped with impermeable tape between the tapes for separated liquid by partitions.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигается за счет того, что непроницаемые для сепарируемой жидкости перегородки, установленные между лентами фильтрующего материала, обеспечивают отвод сепарируемой жидкости из устройства отдельно от каждой ленты фильтрующего материала. Сепарируемые капли из вышележащих слоев не попадают на нижележащие слои, не перекрывают их поры и не снижают их эффективность, что обеспечивает, соответственно, повышение эффективности работы всего устройства.The technical result in the present invention is achieved due to the fact that the partitions impermeable to the liquid to be separated are installed between the tapes of the filter material, ensure the separation of the separated liquid from the device separately from each tape of the filter material. Separated drops from the overlying layers do not fall on the underlying layers, do not overlap their pores and do not reduce their effectiveness, which ensures, accordingly, increasing the efficiency of the entire device.

На рис. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство включает в себя каркас, выполненный в виде стоящих напротив друг друга стоек 1. Внутри каркаса между закрепленными под углом α к горизонту на стойках 1 перегородками 2 смонтированы ленты фильтрующего материала 3. При необходимости, в случае недостаточной жесткости ленты фильтрующего материала могут быть обрамлены сеткой (на рис. 1 не показано). Ленты фильтрующего материала могут быть выполнены из любых представленных на рынке фильтрующих материалов, включая металлы, полимеры, керамические материалы, стекловолокно, угольное волокно и пр. Пористость фильтрующего материала определяется на этапе проектирования устройства, в зависимости от его назначения и требований к степени фильтрации. Пористость материала определяется из условий обеспечения свободного прохождения тумана через устройство за счет динамического напора естественного ветрового потока. При необходимости усиления динамического напора ветрового потока вокруг устройства могут быть смонтированы динамические отражатели 4, направляющие естественный ветровой поток из окружающего устройства пространства для прохождения его через поперечное сечение устройства. Размер динамических отражателей выбирается на стадии проектирования и может составлять не более 30% линейного размера устройства. Отражатели устанавливаются под острым углом β к направлению ветрового потока. В проведенных экспериментах использовался и хорошо себя зарекомендовал широко используемый на рынке фильтрующий материал пенополиуретан ретикулированный ΡΡΙ Polinazell 10, имеющий 8-13 пор на дюйм поверхности (http://www.masvent.ru/tovari/tiltromatt/polipropilenrectikulirovani/ppi-polinazell-10.html.). Перегородки 2 могут быть выполнены из любого материала. Основное требование к перегородкам - непроницаемость для сепарируемой жидкости. Шаг перегородок выбирается путем экспериментального подбора в зависимости от пористости фильтрующего материала, его толщины и допустимого его переувлажнения. При толщине упомянутого выше фильтрующего материала 25 мм делать шаг перегородок более 500 мм нецелесообразно. Поры нижних слоев при скорости потока более 3 м/сек, при шаге перегородок 500 мм забиваются водой, капли выносятся потоком наружу, что свидетельствует о снижении эффективности работы устройства. Угол наклона перегородок α для обеспечения устойчивого стекания накопленной влаги составляет не менее 3°. Для повышения надежности вывода сепарированной жидкости из устройства перегородки 2 могут быть установлены под острым углом γ по направлению к одной из стоек. Угол наклона γ также должен составлять не менее 3°. При этом по краю перегородки выполнена канавка 5 для отвода сепарируемой жидкости.In fig. 1 presents a schematic diagram of the proposed device. The device includes a frame made in the form of racks facing each other 1. Inside the frame between the baffles 2 fixed at an angle α to the horizontal on the posts 1, the filter media ribbons 3 are mounted. If necessary, in case of insufficient rigidity, the filter media ribbons can be framed (not shown in Fig. 1). The tapes of the filter material can be made of any filter material on the market, including metals, polymers, ceramic materials, fiberglass, carbon fiber, etc. The porosity of the filter material is determined at the design stage of the device, depending on its purpose and requirements for the degree of filtration. The porosity of the material is determined from the conditions for the free passage of fog through the device due to the dynamic pressure of the natural wind flow. If it is necessary to increase the dynamic pressure of the wind flow around the device, dynamic reflectors 4 can be mounted directing the natural wind flow from the surrounding device to the space for passing it through the cross section of the device. The size of dynamic reflectors is selected at the design stage and can be no more than 30% of the linear size of the device. Reflectors are installed at an acute angle β to the direction of the wind flow. In our experiments, the filter material reticulated урет Polinazell 10, which has 8-13 pores per inch of surface (http://www.masvent.ru/tovari/tiltromatt/polipropilenrectikulirovani/ppi-polinazell-10 .html.). Partitions 2 can be made of any material. The main requirement for partitions is impermeability to the separated liquid. The step of the partitions is selected by experimental selection depending on the porosity of the filter material, its thickness and its permissible overmoistening. With a thickness of the aforementioned filter material 25 mm, it is impractical to make the step of the partitions more than 500 mm. The pores of the lower layers at a flow velocity of more than 3 m / s, with a step of 500 mm partitions are clogged with water, drops are carried out by the flow, which indicates a decrease in the efficiency of the device. The angle of inclination of the partitions α to ensure stable drainage of accumulated moisture is at least 3 °. To improve the reliability of the withdrawal of the separated liquid from the partition device 2 can be installed at an acute angle γ in the direction of one of the racks. The inclination angle γ must also be at least 3 °. At the same time, a groove 5 is made along the edge of the partition to drain the separated liquid.

Описание устройства представлено для использования его в качестве средства для рассеивания тумана, очистки естественных движущихся воздушных масс (тумана) от содержащихся в них капель. При использовании устройства для очистки газовых потоков, где используются специальные устройства для формирования газовых потоков, каркас может быть выполнен в виде поверхности, охватывающей сформированный газовый поток, чтобы исключить утечку очищаемого газа вследствие избыточного давления от нагнетателя газового потока, например, может быть выполнен в виде цилиндра.The description of the device is presented for use as a means for dispersing fog, cleaning the natural moving air masses (fog) from the droplets contained in them. When using a device for cleaning gas flows, where special devices for forming gas flows are used, the frame can be made in the form of a surface covering the generated gas stream in order to prevent leakage of the gas being cleaned due to excessive pressure from the gas flow supercharger, for example, it can be made cylinder.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Предлагаемое устройство устанавливается между набегающим потоком тумана и защищаемым объектом. Набегающий поток W под действием избыточного давления, образованного скоростным напором, проходит через поры фильтрующего материала. Содержащиеся в очищаемом потоке капли жидкости контактируют с волокнами фильтрующего материала и осаждаются на их поверхности. По мере укрупнения капель они под действием гравитационных сил стекают вниз к перегородке 2 и далее по канавке 5 выводятся из устройства. Очищенный от капель поток вытесняет туман из контролируемой территории и обеспечивает выполнение задачи рассеивания тумана в окрестности защищаемого объекта. При использовании устройства в очистных трактах схема работы предлагаемого устройства аналогична. Так как в схемах очистки предусматривается формирование избыточного давления с помощью специального устройством (например, вентилятора), необходимо предусмотреть узлы соединения предлагаемого устройства с газопроводом очищаемого газа.The proposed device is installed between the incoming fog stream and the protected object. The incoming flow W under the influence of excess pressure formed by the high-speed pressure passes through the pores of the filter material. The liquid droplets contained in the cleaned stream are in contact with the fibers of the filter material and deposited on their surface. As the droplets grow larger, they flow down to the septum 2 under the influence of gravitational forces and then are removed from the device along the groove 5. A stream cleared of droplets displaces fog from the controlled area and ensures the fulfillment of the task of dispersing fog in the vicinity of the protected object. When using the device in treatment paths, the operation scheme of the proposed device is similar. Since the purification schemes provide for the formation of excess pressure using a special device (for example, a fan), it is necessary to provide the connection nodes of the proposed device with the gas pipeline of the gas to be cleaned.

Таким образом, предложенное техническое решение благодаря новому ранее неизвестному признаку обеспечивает отвод сепарируемых капель из газового потока и исключает возможность переувлажнения нижележащих слоев фильтрующего материала, что повышает эффективность устройства и позволяет достичь цели предлагаемого изобретения.Thus, the proposed technical solution, thanks to a new previously unknown feature, ensures the separation of separated drops from the gas stream and eliminates the possibility of waterlogging of the underlying layers of filter material, which increases the efficiency of the device and allows to achieve the purpose of the invention.

Изобретение создано при поддержке РФФИ. Проекты №№14-08-00835, 15-08-04724.The invention was created with the support of the Russian Federal Property Fund. Projects No. 14-08-00835, 15-08-04724.

Claims

A device for dispersing fog containing a framework free for passage of a gas stream to be cleaned, in which an open-pore filter material is mounted, made in the form of tapes mounted on top of one another, characterized in that the walls are installed between the tapes at an angle to the horizon and are impermeable to the liquid being separated.