RU2759763C1 - Method for fog dispersion - Google Patents
Method for fog dispersion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759763C1 RU2759763C1 RU2020143727A RU2020143727A RU2759763C1 RU 2759763 C1 RU2759763 C1 RU 2759763C1 RU 2020143727 A RU2020143727 A RU 2020143727A RU 2020143727 A RU2020143727 A RU 2020143727A RU 2759763 C1 RU2759763 C1 RU 2759763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fog
- droplets
- electric field
- dispersion
- air flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
- E01H13/00—Dispersing or preventing fog in general, e.g. on roads, on airfields
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана над различными наземными объектами, к которым следует отнести аэродромы, скоростные автодороги, морские порты и т.п., где для управления транспортными средствами необходимо выполнение требований по дальности видимости, а также открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий.The invention relates to the field of technology intended for dispersing fog over various ground objects, which include airfields, high-speed roads, seaports, etc. various sports and entertainment events.
Известен способ рассеивания тумана, основанный на испарении капель тумана и формировании восходящих воздушных потоков путем сжигания топлива на контролируемой территории (проект FIDO, см., например https://habr.com/post/391039/). Устройство для рассеивания тумана, реализующее известный способ, состояло из трех труб, проложенных с обеих сторон взлетно-посадочной полосы аэродрома. Две лежали на земле, верхняя располагалась над ними; в нижних трубах были выполнены отверстия. В верхний трубопровод нагнеталось горючее, которое перетекало в нижние трубы и через отверстия било струйками вверх. Струи горючего поджигались, верхняя труба прогревалась, горючее в ней испарялось, и система выходила на рабочий режим: из отверстий била не жидкость, а бензиновые пары, образующие факелы высотой 60-180 см. Тепло от пламени нагревало воздух в окружающем пространстве. Капельки тумана испарялись, формировались восходящие воздушные потоки и туман рассевался. Известное устройство успешно применялось на практике и обеспечивало посадку самолетов в условиях мощных туманов. Однако, известное устройство отличается высокой энергоемкостью (более 100 л горючего в сек.) и не нашло широкого применения.A known method of dispersing fog, based on the evaporation of fog droplets and the formation of ascending air flows by burning fuel in a controlled area (FIDO project, see, for example, https://habr.com/post/391039/). The device for dispersing the fog, which implements the known method, consisted of three pipes laid on both sides of the runway of the airfield. Two were lying on the ground, the upper one was located above them; holes were made in the lower pipes. Fuel was pumped into the upper pipeline, which flowed into the lower pipes and through the holes beat up in streams. The jets of fuel were ignited, the upper pipe warmed up, the fuel evaporated in it, and the system went into operation: not liquid, but gasoline vapors were poured out of the holes, forming torches 60-180 cm high. The heat from the flame heated the air in the surrounding space. The mist droplets evaporated, air currents formed, and the fog dissipated. The known device has been successfully applied in practice and ensured the landing of aircraft in conditions of powerful fogs. However, the known device is characterized by high energy consumption (more than 100 liters of fuel per second) and has not found wide application.
Известны способы электрического воздействия на туман. Так, в патенте США №4671805, опубликованном 09 июня 1987 года, описан способ рассеивания тумана с помощью ионного облака. В отчете НАСА 3481 от 1981 г (см. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19820008785_1982008785.pdf,) представлены материалы исследований по созданию ионных генераторов. Однако, практического применения ионных генераторов для рассеивания тумана в опубликованных источниках не представлено.Methods of electrical action on fog are known. Thus, in US patent No. 4671805, published June 09, 1987, describes a method of dispersing fog using an ion cloud. NASA report 3481 from 1981 (see http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19820008785_1982008785.pdf,) presents research materials on the creation of ion generators. However, the practical application of ion generators for dispersing fog is not presented in published sources.
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, Массачусетс, 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). Работы по испытанию данного метода, проведенные с участием авторов, показали, что рассеивание тумана данным методом носит статистически значимый результат. См. В.Б. Лапшин, А.А. Палей. Результаты натурных экспериментов по оценке влияния коронного разряда на плотность тумана. Метеорология и гидрология 2006, №1, стр. 41-47.There is a known method of dispersing fog and clouds, which consists in generating electric charges into the atmosphere by connecting corona wires to a high voltage source fixed through insulators on supports near the earth's surface (see "Journal of Geophysical Research", Cambridge, Massachusetts, March 1962, vol. 67, pp. 1073-1082). Information about this method is reflected in the domestic technical literature (see L. G. Kachurin "Physical foundations of the impact on atmospheric formations", Gidrometeoizdat, Leningrad, 1978, pp. 287-293). The work on testing this method, carried out with the participation of the authors, showed that the dispersion of fog by this method has a statistically significant result. See V.B. Lapshin, A.A. Paley. Results of field experiments to assess the effect of corona discharge on fog density. Meteorology and Hydrology 2006, No. 1, pp. 41-47.
Известно устройство рассеивания тумана, описание которого изложено в патенте РФ №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубликованном 10.01.1999 г., бюл. №1. Известное устройство 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.Known device for dispersing fog, the description of which is set forth in the patent of the Russian Federation No. 2124288 C1, class. E01H 13/00, 19.12.1997, published 10.01.1999, bull. # 1. The known device contains wires connected to the current source with a small radius of curvature of the surface, fixed on the insulators of the supports parallel to the electrically conductive mesh mounted in a vertical plane passing through the axes of symmetry of the adjacent supports.
Известное техническое решение достаточно успешно решает задачу рассеивания тумана.The known technical solution quite successfully solves the problem of fog dispersing.
См., например https://www.youtube.com/watch?v=3HnMTvwBOXk, https://www.youtube.com/watch?v=PGGkdaVStXs. 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. Вместе с тем, устойчивость горения коронного разряда, а, следовательно, и эффективность работы устройства в значительной степени зависит от точности величины зазора между коронирующими проводами и заземленной сеткой. В местах, где зазор меньше проектного значения, происходит электрический пробой, и вся система генерации коронного разряда выключается. В местах же, где значение зазора больше проектного значения, интенсивность коронного разряда недостаточна для эффективного рассеивания тумана. Обеспечить требуемые характеристики плоскостности поверхности сетки - очень сложная техническая задача.See for example https://www.youtube.com/watch?v=3HnMTvwBOXk, https://www.youtube.com/watch?v=PGGkdaVStXs. The corona discharge generated by the corona wires creates an ionic wind that is directed from the corona wires to the grounded grid. The fog cloud, passing through the corona discharge region, receives an electric charge and is directed to the grounded grid by the ionic wind, as well as by the external wind flow. Passing through the cells of the grounded grid, electrically charged fog drops are separated from the wind flow, and the wind flow cleared of fog is directed to the area of the space protected from fog. At the same time, the stability of corona discharge combustion, and, consequently, the efficiency of the device operation largely depends on the accuracy of the gap between the corona wires and the grounded grid. Where the gap is less than the design value, electrical breakdown occurs and the entire corona system is shut down. In places where the gap is greater than the design value, the intensity of the corona discharge is insufficient to effectively dissipate the fog. Providing the required flatness characteristics of the mesh surface is a very difficult technical problem.
Известно устройство для рассеивания тумана по патенту РФ 2516988 Ru С1, МПК A01G 13/00 (2006/01), опубликованному 27.05.2014 г., бюл. №15. Данное устройство содержит установленную на раме заземленную электропроводную сетку, поверх которой с определенным шагом установлены электропроводные стержни, вдоль поверхностей которых с зазором установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, соединенные с высоковольтным источником питания. Стабильность зазора разрядного промежутка между коронирующими электродами и заземленной поверхностью в известном устройстве обеспечивается жестким креплением элементов заземленной поверхности на раме. Также жестко на кронштейнах, закрепленных на раме, через изоляторы устанавливаются направляющие с закрепленными на них коронирующими электродами. Гарантированность точности значения зазора разрядного промежутка в известном устройстве обеспечивается тем, что и заземленные электропроводные стержни, и коронирующие электроды жестко закреплены на раме. Создаются благоприятные условия для формирования устойчивого коронного разряда с наперед заданными параметрами, и обеспечивается эффективная работа устройства рассеивания тумана. Вместе с тем, формируемый ветровой поток, который направляется в область защищаемого от тумана пространства и обеспечивает вытеснение из нее тумана, определяется ионным ветром, значение скорости которого в известном способе незначительно (1-2 м/сек). Обеспечивается рассеивание тумана только лишь в условиях полного штиля, либо только в подветренном пространстве. И для рассеивания тумана на значительной территории, например, на автомобильной дороге, требуется монтаж такого устройства практически вдоль всей линии ее протяженности.A device for dispersing fog is known according to RF patent 2516988 Ru C1, IPC A01G 13/00 (2006/01), published on May 27, 2014, bull. No. 15. This device contains a grounded electrically conductive grid mounted on a frame, on top of which electrically conductive rods are installed with a certain pitch, along the surfaces of which corona electrodes connected to a high-voltage power supply and connected to a high-voltage power supply are installed with a gap. The stability of the gap of the discharge gap between the corona electrodes and the grounded surface in the known device is ensured by rigid attachment of the elements of the grounded surface to the frame. Also rigidly on the brackets fixed to the frame, guides with corona electrodes fixed on them are installed through the insulators. The guarantee of the accuracy of the value of the gap of the discharge gap in the known device is ensured by the fact that both grounded conductive rods and corona electrodes are rigidly fixed to the frame. Favorable conditions are created for the formation of a stable corona discharge with predetermined parameters, and the effective operation of the fog dispersing device is ensured. At the same time, the generated wind flow, which is directed to the area of the space protected from fog and ensures the displacement of fog from it, is determined by the ionic wind, the value of the speed of which in the known method is insignificant (1-2 m / s). Fog dispersion is provided only in conditions of complete calm, or only in the leeward space. And to disperse fog over a large area, for example, on a highway, it is required to install such a device almost along the entire line of its length.
Известен способ рассеивания тумана путем формирования струи подогретого и осушенного воздуха (патенты на изобретение 2174301 Ru, 2164368 Ru, 2160001 Ru, KR 201550121909, KR 20120088177). Данные способы обеспечивают формирование струи, имеющую большую скорость, что позволяет регулировать направлением воздействия струи и обеспечить вытеснение тумана на больших территориях. Вместе с тем, данные технические решения отличаются значительным энергопотреблением.A known method of dispersing fog by forming a jet of heated and dried air (patents for inventions 2174301 Ru, 2164368 Ru, 2160001 Ru, KR 201550121909, KR 20120088177). These methods provide the formation of a jet with a high speed, which allows you to adjust the direction of the jet and ensure the displacement of fog over large areas. At the same time, these technical solutions are distinguished by significant energy consumption.
Наиболее близким способом к предлагаемому относится способ рассеивания тумана, изложенный в патенте 2661765 Ru. Данный способ рассеивания тумана заключается в воздействии на капли тумана электрическим полем, формируемым с наветренной от контролируемого объекта стороны. Процесс воздействия на капли тумана электрическим полем предваряют генерацией коронного разряда в объеме тумана, проходящего через область действующего электрического поля. Данный способ не отличается большим потреблением энергии. Однако данный способ ограничен в своем потреблении. Его реализация возможна лишь в условиях защиты контролируемой территории, когда туман натекает на контролируемую территорию. В условиях же штиля у него очень низкая эффективность, и реализация данного способа невозможна.The closest method to the proposed is the method of dispersing the fog, set forth in the patent 2661765 Ru. This method of dispersing fog consists in exposing the fog droplets to an electric field formed on the windward side of the controlled object. The process of affecting fog droplets with an electric field is preceded by the generation of a corona discharge in the volume of the fog passing through the region of the acting electric field. This method does not consume much energy. However, this method is limited in its consumption. Its implementation is possible only under conditions of protection of the controlled area, when fog flows into the controlled area. In calm conditions, however, it has a very low efficiency, and the implementation of this method is impossible.
Наиболее близким устройством рассеивания тумана к предлагаемому, можно отнести устройство рассеивания тумана, представленное в патенте 2610315 Ru. Данное 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. В пространстве между лентами установлены под углом к горизонту перегородки, которые выполнены непроницаемыми для сепарируемой жидкости. Установленные между лентами фильтрующего материала непроницаемые для сепарируемой жидкости перегородки, 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, что обеспечивает высокую эффективность работы всего устройства.The closest fog dispersing device to the proposed one can be attributed to the fog dispersing device presented in the patent 2610315 Ru. This device contains a frame free for the passage of the purified gas flow, in which the filter material with open pores is mounted, made in the form of belts installed one above the other with overlapping. In the space between the belts, partitions are installed at an angle to the horizon, which are made impermeable for the liquid to be separated. Partitions impermeable to the liquid to be separated, installed between the belts of the filtering material, ensure the removal of the separated liquid from the device separately from each belt of the filtering material. Separated droplets from the overlying layers do not fall on the underlying layers, do not overlap their pores, which ensures high efficiency of the entire device.
Вместе с тем, в данном устройстве сепарируются от потока лишь только те капли, которые в процессе движения потока касаются поверхностей конструктивных элементов фильтрующего материала. Воздушный же поток при прохождении через поры фильтрующего материала обтекает конструктивные элементы, а так как капли тумана маленькие, то аэродинамические силы, которые пропорциональны квадрату размера капли, значительно превышают инерционные, которые пропорциональны кубу размера капли.At the same time, in this device, only those drops are separated from the flow, which, during the flow of the flow, touch the surfaces of the structural elements of the filter material. The air flow, when passing through the pores of the filter material, flows around the structural elements, and since the fog drops are small, the aerodynamic forces, which are proportional to the square of the droplet size, significantly exceed the inertial forces, which are proportional to the cube of the droplet size.
где Fv - аэродинамическая сила;where F v - aerodynamic force;
Fi - инерционная сила;F i - inertial force;
r - характерный размер капли;r is the characteristic droplet size;
k, k1, k2 - постоянные коэффициенты.k, k 1 , k 2 are constant coefficients.
Для маленькой капли, размер которой r→0, значение k→∞For a small drop, the size of which is r → 0, the value k → ∞
То есть, мелкие капли тумана как бы заморожены в поток и обтекают препятствие практически по линиям тока движения воздуха. Учитывая малые скорости движения воздушных масс через поры фильтрующего материала и малый размер капель, лишь незначительная часть мелкодисперсных капель, вследствие турбулентных завихрений, может попасть на тыльную часть обтекаемой поверхности. Теория инерционного осаждения, см., например, Ветошкин А.Г. Основы инженерной защиты окружающей среды. - М: Инфра-Инженерия, 2019. - 452 с., показывает, что частицы малого размера следуют в большей степени по линям тока движения воздуха и не соприкасаются с фронтальной (передней) частью обтекаемого тела. Капли тумана имеют малый размер, радиус капель тумана обычно колеблется от 1 до 30 мкм. Большинство же капель имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуре воздуха и 2-5 мкм при отрицательной (https://m.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D0%BC%D0%B0%D0%BD). Таким образом, в известном устройстве значительная часть капель тумана обтекает конструктивные элементы пористого фильтрующего материала и выходит наружу в контролируемое пространство. Что снижает эффективность известного устройства. Увеличение эффективности сепарации капель тумана путем уменьшения размера пор фильтрующего материала в значительной мере повышает аэродинамическое сопротивление устройства. Естественный воздушный поток его просто обтекает. А использование принудительного продвижения воздушного потока через фильтрующий материал, в котором уменьшен размер пор, например, с использованием вентилятора и ограничительного канала для передвижения фильтрующего воздушного потока повышает энергопотребление, что также снижает эффективность использования известного устройства.That is, small droplets of fog are, as it were, frozen into a stream and flow around the obstacle practically along the streamlines of air movement. Considering the low velocities of movement of air masses through the pores of the filter material and the small size of droplets, only a small part of finely dispersed droplets, due to turbulent eddies, can fall on the rear part of the streamlined surface. The theory of inertial deposition, see, for example, Vetoshkin A.G. Fundamentals of Environmental Engineering. - M: Infra-Engineering, 2019. - 452 p., Shows that small-sized particles mostly follow the streamlines of air movement and do not come into contact with the frontal (front) part of the streamlined body. Fog droplets are small, the radius of fog droplets usually ranges from 1 to 30 microns. Most of the droplets have a radius of 5-15 microns at positive air temperatures and 2-5 microns at negative temperatures (https://m.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D0%BC%D0%B0% D0% BD). Thus, in the known device, a significant part of the mist droplets flows around the structural elements of the porous filter material and goes out into the controlled space. This reduces the effectiveness of the known device. Increasing the efficiency of separating mist droplets by reducing the pore size of the filter material significantly increases the aerodynamic resistance of the device. Natural air flow simply flows around it. And the use of forced air flow through the filter material in which the pore size is reduced, for example, using a fan and a restrictive passage to move the filter air flow increases power consumption, which also reduces the efficiency of the known device.
Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности.The purpose of the present invention is to improve efficiency.
Для достижения заявленной цели в известном способе рассеивания тумана, заключающийся в воздействии электрическим полем на электрически заряженные капли тумана, процесс воздействия на электрически заряженные капли тумана электрическим полем осуществляют в области продвижения предварительно сформированного воздушного потока сквозь установленный в воздуховоде пористый с открытыми порами фильтрующий элемент;To achieve the stated goal in the known method of dispersing fog, which consists in the action of an electric field on electrically charged fog droplets, the process of affecting electrically charged fog droplets with an electric field is carried out in the region of advancement of a pre-formed air flow through a porous open-pore filter element installed in the air duct;
известное устройство рассеивания тумана, содержащее установленные друг над другом под углом к горизонту водонепроницаемые пластины, в зазоре между которыми закреплен пористый с открытыми порами фильтрующий материал, снабжено соединенными высоковольтным кабелем с источником высокого напряжения электродами, электрически изолированно установленными между заземленными водонепроницаемыми пластинами;a known fog dispersing device containing waterproof plates installed one above the other at an angle to the horizon, in the gap between which a porous open-pored filter material is fixed, provided with electrodes connected by a high-voltage cable with a high-voltage source, electrically isolated between the grounded waterproof plates;
электроды выполнены в виде труб со стенками из электроизоляционного материала с внутренним армированием электропроводной прослойкой, герметически соединенных с электрически изолированной токоподводящей трубой, во внутренней полости которой, заполненной электроизоляционным материалом, проложен высоковольтный кабель, электрически соединенный с электропроводными прослойками труб.the electrodes are made in the form of pipes with walls made of electrical insulating material with internal reinforcement with an electrically conductive interlayer, hermetically connected to an electrically insulated current supply pipe, in the inner cavity of which, filled with an electrically insulating material, a high-voltage cable is laid, electrically connected to the electrically conductive pipe interlayers.
Технический эффект достигается за счет того, что воздействие электрического поля на электрически заряженные капли в предлагаемом изобретении осуществляется в порах фильтрующего элемента. Если в известном способе капли удаляются в открытом пространстве, и для удаления капель тумана необходимо электрическим полем обеспечивать перемещение капель относительно линий тока движущегося воздушного потока на значительное расстояние, измеряемое несколькими метрами. То в предлагаемом техническом решении капли удаляются путем воздействия на них электрическим полем в порах фильтрующего элемента. Электрическое поле используется для столкновения капель с элементами конструкции фильтра. Далее, капли осаждаются на поверхности конструкции фильтра и сепарируются от воздушного потока. Достаточно незначительного смещения электрическим полем капель тумана от линий тока сформированного воздушного потока, соизмеримого с размерами пор фильтрующего элемента, измеряемого микронами, что значительно более эффективно, чем в известном методе.The technical effect is achieved due to the fact that the effect of an electric field on electrically charged droplets in the present invention is carried out in the pores of the filter element. If in the known method the droplets are removed in an open space, and in order to remove the fog droplets, it is necessary to provide the droplets with an electric field to move the droplets relative to the streamlines of the moving air stream over a considerable distance, measured by several meters. Then, in the proposed technical solution, the drops are removed by exposing them to an electric field in the pores of the filter element. The electric field is used for droplets to collide with filter structural elements. Further, the droplets are deposited on the surface of the filter structure and are separated from the air stream. A slight displacement by the electric field of the fog drops from the streamlines of the formed air flow, commensurate with the pore size of the filter element, measured in microns, is sufficient, which is much more efficient than in the known method.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Рассеивание тумана на контролируемой территории осуществляется с наветренной стороны от защищаемого от тумана объекта. Туман с контролируемой территории вытесняется струей очищенного от капель тумана воздушного потока. Как показали проведенные лабораторные эксперименты, для надежного вытеснения тумана необходимо иметь скорость струи выходящего из воздуховода воздушного потока не менее 3 м/сек. Струя очищенного от капель тумана воздушного потока формируется в два последовательных этапа: формирование воздушного потока и последующая очистка его от содержащихся в нем капель тумана. Формирование воздушного потока осуществляется из надвигающегося на контролируемую территорию тумана, наполненного электрически заряженными каплями тумана. См., например Джуманджи В.А. Физические свойства упорядоченного водного аэрозольного кластера. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкого». Санкт-Петербург.2013 год. Для повышения эффективности рассеивания тумана в области, прилегающей к месту проведению работ по рассеиванию тумана на удалении не менее 5 метров с наветренной стороны, осуществляют генерацию в тумане коронного разряда. Либо, генерация коронного разряда может осуществляться непосредственно в устройстве, осуществляющем формирование воздушного потока. Формирование воздушного потока, содержащего электрически заряженные капли тумана, может осуществляться:The essence of the proposed method is as follows. Fog dispersion in the controlled area is carried out from the windward side of the object protected from fog. Fog from the controlled area is displaced by a jet of air stream purified from fog drops. As the laboratory experiments have shown, for reliable displacement of the fog, it is necessary to have a jet velocity of the air stream leaving the air duct of at least 3 m / s. A jet of an air stream purified from fog droplets is formed in two successive stages: the formation of an air stream and its subsequent purification from the fog droplets contained in it. The formation of an air stream is carried out from a fog approaching the controlled area, filled with electrically charged fog drops. See, for example, Jumanji V.A. Physical properties of an ordered water aerosol cluster. Dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. FSBI Main Geophysical Observatory named after A.I. Voyeyky ". St. Petersburg. 2013. To increase the efficiency of fog dispersion in the area adjacent to the place where the fog is dispersed at a distance of at least 5 meters from the windward side, corona discharge is generated in the fog. Or, the corona discharge can be generated directly in the air flow shaping device. The formation of an air stream containing electrically charged mist droplets can be carried out:
естественным образом, используется энергия движущегося ветрового потока, обеспечивающего натекание тумана на защищаемый объект;in a natural way, the energy of a moving wind flow is used, which ensures the flow of fog onto the protected object;
с помощью вентилятора;with a fan;
с помощью специального генератора ионного ветра, см., например, патент на изобретение №27345550.using a special ion wind generator, see, for example, patent for invention No. 27345550.
Сформированный воздушный поток с электрически заряженными каплями тумана направляется в воздуховод, поперечное сечение которого перекрыто установленным в нем пористым с открытыми порами фильтрующим элементом и за счет динамического напора продвигается сквозь его поры. На продвигающиеся в порах фильтрующего материала электрически заряженные капли осуществляют воздействие электрическим полем. Электрически заряженные капли под действием сил электрического поля отклоняются от линий тока ветрового потока, сталкиваются с элементами конструкции фильтра, осаждаются на их поверхности и сепарируются от воздушного потока. Очищенный от капель тумана воздушный поток выходит из воздуховода и динамическим напором своей струи вытесняет туман с контролируемой территории. Как показали проведенные лабораторные эксперименты, для надежного вытеснения тумана необходимо иметь скорость струи выходящего из воздуховода воздушного потока не менее 3 м/сек. В случае, если энергии набегающего потока недостаточно для обеспечения такой скорости используются вентиляторы или специальные генератора ионного ветра, см., например, патент на изобретение №27345550.The formed air flow with electrically charged mist droplets is directed into the air duct, the cross-section of which is blocked by a porous filter element installed in it and moves through its pores due to the dynamic pressure. Electrically charged droplets moving in the pores of the filter material are exposed to an electric field. Electrically charged droplets under the action of the forces of the electric field deviate from the current lines of the wind flow, collide with the elements of the filter structure, settle on their surface and are separated from the air flow. The air stream cleared of fog droplets leaves the air duct and displaces the fog from the controlled area with the dynamic pressure of its jet. As the laboratory experiments have shown, for reliable displacement of the fog, it is necessary to have a jet velocity of the air stream leaving the air duct of at least 3 m / s. If the energy of the incident flow is insufficient to provide such a speed, fans or special ionic wind generators are used, see, for example, patent for invention No. 27345550.
На рис. 1 представлена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ рассеивания тумана.In fig. 1 shows a schematic diagram of a device that implements the proposed method of dispersing fog.
Устройство рассеивания тумана содержит свободный для прохождения очищаемого газового потока каркас, выполненный в виде стоящих напротив друг друга стоек 1. Внутри каркаса между закрепленными под углом а к горизонту на стойках 1 перегородками 2 электрически изолированно, например, на изоляторах 3, установлены электроды 4, электрически соединенные с высоковольтным источником питания 5. В пространстве каркаса между перегородками 2 и электродами 4 смонтирован фильтрующий материал 6. При необходимости, в случае недостаточной жесткости фильтрующий материал может быть обрамлен сеткой 7, закрепленной с обоих сторон между стойками 1 каркаса. Фильтрующий материал 6 может быть выполнен из любых представленных на рынке фильтрующих материалов. Например, металлы, полимеры, керамические материалы, стекловолокно, угольное волокно, так называемая стальная вата (в литературе также встречается ее название как «железная вата», «металлическая шерсть», «стальная шерсть», «steel wool», «iron wool», «wire wool», «steel wire», «wire sponge».), 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 или используемых технических средств, вентилятора или генератора ионного ветра. При необходимости усиления динамического напора ветрового потока вокруг устройства могут быть смонтированы динамические отражатели 8, направляющие естественный ветровой поток из окружающего устройства пространства для прохождения его через поперечное сечение устройства. Размер динамических отражателей 8 выбирается на стадии проектирования и может составлять не более 30% линейного размера устройства. Отражатели устанавливаются под острым углом β к направлению ветрового потока. Перегородки 2 могут быть выполнены из любого материала. Основное требование к перегородкам - непроницаемость для сепарируемой жидкости. Шаг перегородок 2 и, соответственно, шаг электродов 4 выбирается путем экспериментального подбора. Учитывается пористость фильтрующего материала 6, его толщина, допустимое его переувлажнение, а также напряжения высоковольтных источников питания 5, электрическая прочность изоляторов 3. 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 9 для отвода сепарируемой жидкости.The fog dispersing device contains a frame free for the passage of the gas flow to be cleaned, made in the form of opposing
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 its use as a means for dispersing fog, cleaning natural moving air masses (fog) from droplets contained in them. When using a device for the purification of gas streams, where special devices for the formation of gas streams are used, the frame can be made in the form of a surface covering the formed gas stream in order to exclude leakage of the purified gas due to excessive pressure from the gas flow blower, for example, it can be made in the form cylinder.
На рис. 2 представлена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ рассеивания тумана, в которой электроды выполнены в виде труб со стенками из электроизоляционного материала с внутренним армированием электропроводной прослойкой. В качестве таких труб могут быть использованы широко представленные на рынке полипропиленовые трубы, с внутренним армированием алюминием. См., например, https://www.fdplast.ru/polipropilenovye-truby/armirovannye-alyuminiem/. Устройство включает в себя свободный для прохождения очищаемого газового потока каркас, выполненный в виде стоящих напротив друг друга стоек 1. Внутри каркаса, между закрепленными под углом а к горизонту на стойках 1 перегородками 2, установлены электроды 3, выполненные из труб со стенками из электроизоляционного материала с внутренним армированием электропроводной прослойкой 4. С одного конца каждая труба герметично закрыта заглушкой 5, а другим концом через тройник 6 герметично соединена с токоподводящей трубой 7. Заглушка 5, тройник 6 и токоподводящая труба 7 выполнены из электроизоляционного материала, например, также, как и электрод 3, из полипропилена. Герметичность соединения труб электродов 3 с заглушками 5 и через тройники 6 с токоподводящей трубой 7 может быть осуществлено сваркой, широко используемой при монтаже систем отопления из полипропиленовых труб. См., например, https://trubanet.ru/plastikovye-truby/svarka-polipropilenovykh-trub-video-uroki.html. Электропроводные прослойки 4 электродов 3 внутри токоподводящей трубы 7 электрически соединены с высоковольтным кабелем 8, проложенным через монтажное отверстие, выполненное в установленной на одном из концов токоподводящей трубы 7 заглушке 9. Внутренняя полость токоподводящей трубы 7 заполнена электроизоляционным материалом 10 и с противоположного конца герметично закрыта заглушкой 11. Пространство внутри каркаса, между стоящими напротив друг друга стойками 1, перегородками 2, и электродами 3 заполнено фильтрующим материалом 12. При необходимости, в случае недостаточной жесткости фильтрующий материал может быть обрамлен сеткой 13. Предлагаемые устройства работают следующим образом.In fig. 2 shows a schematic diagram of a device that implements the proposed method of dispersing fog, in which the electrodes are made in the form of pipes with walls made of electrically insulating material with internal reinforcement with an electrically conductive layer. As such pipes, polypropylene pipes widely available on the market, with internal aluminum reinforcement, can be used. See, for example, https://www.fdplast.ru/polipropilenovye-truby/armirovannye-alyuminiem/. The device includes a frame free for the passage of the gas flow to be cleaned, made in the form of
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 электрически заряженные капли жидкости под действием инерционных сил и сил электростатического взаимодействия отклоняются от линий тока продвигаемого в порах воздушного потока, 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 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 устройства (например, вентилятора), необходимо предусмотреть узлы соединения предлагаемого устройства с газопроводом, подводящим к устройству подлежащий очистке сформированный воздушный поток.The proposed device is installed between the oncoming fog stream and the protected object. The incident flow W under the action of the excess pressure formed by the high-speed pressure passes through the pores of the filter material. The electrically charged liquid droplets contained in the stream to be cleaned, under the action of inertial forces and electrostatic forces, deviate from the streamlines of the air flow advancing in the pores, contact the fibers of the filtering material and settle on their surface. As the droplets grow larger, they flow down to the
В предлагаемом техническом решении сепарация капель тумана осуществляется в порах фильтрующего элемента. Электрическое поле используется для столкновения капель с элементами конструкции фильтра. Воздействие на электрически заряженные капли тумана электрическим полем повышает вероятность их столкновения с элементами конструкции пористого фильтрующего элемента. Далее капли, осаждаются на поверхности конструкции фильтра и сепарируются от воздушного потока. Достаточно незначительного смещения электрическим полем капель тумана от линий тока сформированного воздушного потока, соизмеримого с размерами пор фильтрующего элемента, измеряемого микронами, что значительно более эффективно, чем в известном методе.In the proposed technical solution, the separation of mist droplets is carried out in the pores of the filter element. The electric field is used for droplets to collide with filter structural elements. Exposing electrically charged mist droplets to an electric field increases the likelihood of their collision with the structural elements of the porous filter element. Further, the droplets are deposited on the surface of the filter structure and are separated from the air flow. A slight displacement by the electric field of the fog drops from the streamlines of the formed air flow, commensurate with the pore size of the filter element, measured in microns, is sufficient, which is much more efficient than in the known method.
Таким образом, предложенное техническое решение благодаря новым ранее неизвестным признакам обеспечивает повышение эффективности сепарации капель из газового потока, что повышает эффективность предложенного метода рассеивания тумана и позволяет достичь цели предлагаемого изобретения.Thus, the proposed technical solution, due to new previously unknown features, provides an increase in the efficiency of separating droplets from a gas stream, which increases the efficiency of the proposed method of dispersing fog and allows you to achieve the goal of the proposed invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143727A RU2759763C1 (en) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Method for fog dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143727A RU2759763C1 (en) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Method for fog dispersion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759763C1 true RU2759763C1 (en) | 2021-11-17 |
Family
ID=78607371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020143727A RU2759763C1 (en) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Method for fog dispersion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759763C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4671805A (en) * | 1984-02-15 | 1987-06-09 | Energy Innovations, Inc. | Method for airport fog precipitation |
RU2124288C1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Простос Плюс - М." | Fog and clouds dissipating apparatus |
US20040060994A1 (en) * | 2000-06-02 | 2004-04-01 | Sergel Komarov | Method for influencing atmospheric formations |
AU2008339155A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-25 | Memic Europe B.V. | Use of an electric field for the removal of droplets in a gaseous fluid |
RU2610315C1 (en) * | 2015-10-21 | 2017-02-09 | Алексей Алексеевич Палей | Device for fog dissipation |
RU2616393C1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова" | Fog dissipator |
KR20180075861A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 권오준 | Anion Self Diffusing Fog Dissipation Device And Fog Dissipation System Comprising The Same |
RU2661765C1 (en) * | 2017-10-23 | 2018-07-19 | Алексей Алексеевич Палей | Method of mist diffusion and device for its implementation |
-
2020
- 2020-12-29 RU RU2020143727A patent/RU2759763C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4671805A (en) * | 1984-02-15 | 1987-06-09 | Energy Innovations, Inc. | Method for airport fog precipitation |
RU2124288C1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Простос Плюс - М." | Fog and clouds dissipating apparatus |
US20040060994A1 (en) * | 2000-06-02 | 2004-04-01 | Sergel Komarov | Method for influencing atmospheric formations |
AU2008339155A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-25 | Memic Europe B.V. | Use of an electric field for the removal of droplets in a gaseous fluid |
RU2610315C1 (en) * | 2015-10-21 | 2017-02-09 | Алексей Алексеевич Палей | Device for fog dissipation |
RU2616393C1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова" | Fog dissipator |
KR20180075861A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 권오준 | Anion Self Diffusing Fog Dissipation Device And Fog Dissipation System Comprising The Same |
RU2661765C1 (en) * | 2017-10-23 | 2018-07-19 | Алексей Алексеевич Палей | Method of mist diffusion and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL2002334C2 (en) | Use of an electric field for the removal of droplets in a gaseous fluid. | |
EP2433711B1 (en) | Method for the removal of smut, fine dust and exhaust gas particles, particle catch arrangement for use in this method and use of the particle catch arrangement to generate a static electric field | |
US20110174892A1 (en) | Apparatus and related methods for weather modification by electrical processes in the atmosphere | |
CA2732396A1 (en) | Apparatus and related methods for weather modification by electrical processes in the atmosphere | |
RU2759763C1 (en) | Method for fog dispersion | |
RU2525333C1 (en) | Device to disperse fog | |
RU2675313C1 (en) | Device for fog dissipation | |
RU2610315C1 (en) | Device for fog dissipation | |
RU2616393C1 (en) | Fog dissipator | |
RU2746587C1 (en) | Fog dispersal device | |
RU2124288C1 (en) | Fog and clouds dissipating apparatus | |
RU2494326C1 (en) | Cooling tower | |
RU2595015C1 (en) | Method of influence on atmosphere | |
RU2661765C1 (en) | Method of mist diffusion and device for its implementation | |
RU2771179C1 (en) | Fog dispersion device | |
US3934817A (en) | Precipitation of steam fogs | |
RU2679681C1 (en) | Method and device for forming a rising air flow | |
RU2519292C2 (en) | Method for reducing water losses from water cooling tower and water cooling tower for its implementation | |
RU2821371C1 (en) | Method for artificial regulation of precipitation on monitored mountain or adjacent to mountain territory | |
RU2814625C1 (en) | Device for dispersing fog by separating droplets | |
RU2647276C1 (en) | Method of fog and clouds dispersion and precipitation inducing | |
RU2523838C1 (en) | Fog dispersal device | |
RU2360068C1 (en) | Device to have impact on atmosphere | |
RU2611037C1 (en) | Method of fog dissipation | |
RU2245026C2 (en) | Fog and cloud dissipation method |