SU1744385A1

SU1744385A1 - Способ получени искусственного снега

Info

Publication number: SU1744385A1
Application number: SU894675143A
Authority: SU
Inventors: Александр Витальевич Мурашкин; Николай Викторович Поликарпов; Игорь Владимирович Семенов; Наталья Алексеевна Чернобровкина
Original assignee: Мгту Им.Н.Э.Баумана; Научно-Технический Кооператив "Мысль" Научно-Исследовательского Института Энергетического Машиностроения
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Использование: защита грунта от промерзани , подготовка спортивных трасс. Сущность изобретени : способ включает подачу в эжектор потоков холодного и гор чего воздуха, распыление воды форсункой. Дл получени потоков холодного и гор чего воздуха используют вихревую трубу. Форсунку и трубу размещают соосно в эжекторе. Распыление воды осуществл ют гор чим потоком воздуха. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к холодильной технике, а именно к способам генерировани искусственного снега, и может быть использовано дл защиты грунта от сезонного промерзани , дл подготовки к соревновани м лыжных трасс и трамплинов, а также дл пылеподавлени при горных разработках открытым способом.

Известный способ генерировани снега состоит в разделении воздуха в вихревой трубе на поток охлажденного воздуха и поток нагретого воздуха с последующим распылением воды в потоке охлаждающего воздуха при помощи пневматической форсунки . Поток нагретого воздуха (до 50%) вывод т из вихревой трубы в атмосферу, причем направление течени поток нагретого воздуха противоположно направлению истечени охлажденного воздуха. Факел распыленной воды и поток охлажденного воздуха направл ют в теплоизолированную камеру, а затем образовавшийс в камере

снег вывод т с потоком воздуха из теплоизолированной камеры через сопло.

Существенный недостаток известного способа состоит в том, что уже при соотношении вода-воздух (1:20) не удаетс получить сухой снег вследствие низкой холодопроизводитзльности вихревой трубы . Избыточна влага смачивает стенки теплоизолированной камеры и на наиболее охлажденных участках вблизи от вихревой трубы и на вихревом сопле теплоизолированной камеры начинаетс образование льда. Следовательно, при повышенной температуре окружающей среды (-2) - (-8)°С известный способ требует точной дозировки воды и характеризуетс низкой производительностью по снегу, а при пониженной тем- пературе окружающей среды (-20°С) известный способ неработоспособен вследствие обмерзани выходного сопла.

Наиболее близким к предлагаемому способу вл етс способ генерировани искусственного снега, согласно которому ежаСЈ OD

ел

тый воздух раздел ют в вихревой трубе на поток нагретого воздуха и поток охлажденного воздуха, а затем распыл ют воду, пропуска часть расширенного в вихревой трубе воздуха через сопло пневматической форсунки. Воду распыл ют в два приема: сначала потоком охлажденного воздуха, истекающим в атмосферу сопло пневматической форсунки, а затем перекрестным потоком нагретого воздуха на выходной кромке пневматической форсунки. Поток нагретого воздуха перед истечением в атмосферу пропускают по кольцевой полости, охватывающей корпус пневматической форсунки , что позвол ет защитить форсунку от обмерзани . Как нагретый, так и охлажденный воздух выпускают в атмосферу через сопла Лавал и поддерживают на входе в эти сопла давление, достаточное дл сверхзвукового истечени воздуха.

Существенный недостаток известного способа состоит в том, что дл температурного разделени воздуха в вихревой трубе и последующего сверхзвукового истечени воздуха из сопел пневматической форсунки необходимо поддерживать на входе в вихревую трубу давление в 1,5-2,0 МПа. Затраты на сжатие воздуха до такого давлени в полевых услови х неоправданно высоки, а при использовании экономичных строительных компрессоров, обеспечивающих давлени до 0,6 МПа, приходитс выбирать одно из двух: или сверхзвуковое истечение из сопел пневматической форсунки с эффективным распылением воды и образованием центров кристаллизации, или температурное разделение воздуха в вихревой трубе, необходимое дл обогрева форсунки.

В прототипе обогрев сопла требует дополнительных затрат энергии, а при температуре -5°С прототип дает не снег, а дождь, так как центры кристаллизации отсутствуют и за врем полета распыленна вода не успевает замерзнуть. При повышенной температуре окружающей среды (-2) - (-8)°С целесообразно отказатьс от обогрева форсунки и, повысив ее дальнобойность, более полно использовать холод окружающей среды. При пониженной температуре окружающей среды (-20°С) приходитс снижать давление на форсунке и расходовать энергию сжатого воздуха на ее обогрев. Следовательно, известный способ работоспособен только в узком диапазоне температур окружающей среды. При изменении температуры окружающей среды необходимо перераспределить сжатый воздух между вихревой трубой и форсункой.

Кроме того, пересечение потоков истекающего из форсунки воздуха ведет к снижению дальнобойности форсунки, а следовательно , и к снижению производительности по снегу, особенно при повышенной температуре окружающей среды.

Цель изобретени состоит в расширении диапазона рабочих температур.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени искусственного снега, включающему подачу в эжектор

0 потоков холодного и гор чего воздуха и распыление в нем форсункой воды, дл гюлуче- ни потоков гор чего воздуха используют вихревую трубу, причем вихревую трубу и форсунку размещают соосно в эжекторе, хо5 лодный поток воздуха направл ют в эжектор из диафрагмы вихр%вой трубы, а распыление воды форсункой осуществл ют гор чим потоком воздуха, отводимым из вихревой трубы через дроссель.

0 Предлагаемый способ отличаетс от известного тем, что в сопло пневматической форсунки подаетс поток нагретого в вихревой трубе воздуха, а на выходе из пневматической форсунки поток нагретого воздуха с

5 распыленной в нем водой нарравл етс параллельно потоку охлажденного воздуха, истекающего из вихревой трубы в атмосфеРУРасширение диапазона рабочих темпе0 ратур следует из того, что в вихревой трубе происходит не только температурное разделение воздуха, но и частичное восстановление давлени в потоке нагретого воздуха, достаточное дл обеспечени режима

5 сверхзвукового истечени через сопло пневматической форсунки. Восстановление давлени следует из того, что вихрева труба может работать как вакуумный насос, засасыва воздуха через диафрагму и сбра0 сыва его через диффузор даже при значительном противодавлении. Коэффициент восстановлени давлени нагретого потока. при атмосферном давлении на диафрагме, легко может быть доведен до (0,3-0,4), что

5 вполне достаточно дл сверхзвукового истечени через форсунки. В потоке охлажденного воздуха давлени существенно ниже, чем в потоке нагретого воздуха, но в потоке охлажденного воздуха происходит образо0 вание центров кристаллизации не за счет сверхзвукового истечени этого потока, а за счет его низкой температуры. Параллельное истечение потоков воздуха из пневматической форсунки и из вихревой трубы ведет к

5 увеличению продолжительности взаимодействи водовоздушного потока с холодной окружающей средой, что позвол ет повысить дальнобойность форсунки, а следовательно , и производительность по снегу за счет более полного использовани холода окружающей среды, что особенно важно при повышенной (-2) - (-8)°С температуре окружающей среды.

Вследствие внешнего смешени параллельных потоков центры кристаллизации встречаютс с распыленной водой на некотором рассто нии от форсунки - там, где вод ные пылинки уже охлаждены испарением части воды. Поэтому веро тность та ни центра кристаллизации снижаетс , а веро тность кристаллизации воды увеличиваетс . Расширение диапазона рабочих температур в сторону низких (-20°С) температур следует из того, что при пониженных температурах форсунка не перемерзает, так как продуваетс нагретым до температуры +15°С воздухом из вихревой трубы.

На чертеже представлено устройство дл реализации предлагаемого способа.

Вихрева труба 1 с входным патрубком 2, патрубком 3 холодного потока и дросселем 4 соединена через дроссель 4 с входным патрубком пневматической форсунки 5, содержащей завихритель 6 и сопло 7. Патрубок 3 холодного погока и сопло 7 расположены соосно в эжекторе 8, служащем дл формировани потока эжектируе- мого из окружающей среды воздуха.

Снегогенератор работает следующим образом.

Сжатый воздух подаетс в вихревую трубу 1 через входное сопло 2. Поток охлажденного в вихревой трубе воздуха истекает в атмосферу через патрубок 3 холодного потока, а поток нагретого в вихревой трубе воздуха поступает через дроссель 4 в пневматическую форсунку 5, где подкручиваетс завихрителем 6 и выходит в атмосферу через сопло 7, охлажденного воздуха, истекающий в атмосферу, через патрубок 3 холодного потока, поток нагретого воздуха с распыленной в нем водой, истекающий в атмосферу через сопло 7, и поток эжектиро- ванного из окружающей среды воздуха, сформированного эжектором 8, направлены параллельно друг другу, что позвол ет оптимально использовать давление сжатого газа дл повышени дальнобойности снегогенератора . Взаимное проникновение по- 1 токов воздуха и воды происходит вследствие естественного расширени потоков.

Предлагаемое устройство способно ра- 5 ботать без переналадки как при повышенной (-5°С), так и при пониженной (-20°С) температуре окружающей среды от экономичного источника сжатого воздуха (0,6 МПа).

0 Например, при температуре -5°С и достигнутой дальнобойности сиегогенераторз 25-30 м на землю выпадает сухой снег вследствие того, что охлажденный в вихревой трубе воздух обеспечивает достаточную

5 концентрацию центров кристаллизации даже при этой температуре. Давление нагретого потока, поступающего из вихревой трубы в сопло пневматической форсунки, составл ет 0,25 МПа. Этого давлени доста0 точно дл распылени воды до оптимального размера капель в (100-150) мкм.

При пониженной температуре окружающей среды -20°С работоспособность обусловлена тем, что в сопло пневматической

5 форсунки из вихревой трубы поступает воздух , нагретый до температуры + 15 С.

Использование предлагаемого способа позвол ет расширить диапазон рабочих температур снегогенератора, а также сни0 зить затраты на сжатие воздуха и затраты на обслуживание и переналадку снегогенератора .

Claims

Формула изобретени 5Способ получени искусственного снега , включающий подачу в эжектор потоков холодного и гор чего воздуха и распыление в нем форсункой воды, отличающий- с тем, что, с целью расширени диапазона 0 рабочих температур, дл получени потоков холодного и гор чего воздуха используют вихревую трубу, причем вихревую трубу и форсунку размещают соосно в эжекторе, холодный поток воздух направл ют в эжектор 5 из диафрагмы вихревой трубы, а распыление воды форсункой осуществл ют гор чим потоком воздуха, отводимым из вихревой трубы через дроссель.

4(1

567

/ / /

J L.

t