Способ получения искусственного снега

(5)5 Е 25 МИТЕТОТКРЫТИ УДАРСТВЕННЫИИЗОБРЕТЕНИЯМИ ГКНТ СССР РЕТЕНИ САНИ ЕЛЬСТВ У С(54) СПОСОБ НОГО СНЕГА (57) Использ мерзания, и Сущность из подачу в зже чего воздуха Для получени го воздуха Форсунку и эжекторе Ра УЧЕНИЯ 3 ТВЕН вание: за од готовка обретения тор поток распылен я потоков спользую щита грунта от проспортивных трасс, : способ включает в холодного и горяие .воды форсун кой. холодного и горячет вихревую трубу. мещают соосно в воды осуществляют а.1 ил,шкин, Н.В.ПоликаЧернобровкина, Е 25 С 3/04, 1983. орячим и тносится к к способам снега. и м иты грунта подготовки с и трамплия при горн обом.-Изобретение о технике, а именно ния искусственного пользованодля защ промерзания, для ниям лыжных трас для пылеподавлени ках открытым спас холодильнои генерироваожет быть исот сезонного к соревнованов, а также ых разработтепло Известныи способ генерирования снега состоит в разделении воздуха в вихревой трубе на поток охлажденного воздуха ипоток нагретого воздуха с последующим распылением воды в потоке охлаждающего воздуха при помощи пневматической форсунки. Поток нагретого воздуха (до 50 фб) выводят из вихревой трубы в атмосферу, причем направление течения поток нагретого воздуха противоположно направлению истечения охлажденного воздуха, Факел распыленной воды и поток охлажденного воздуха направляют в теплоизолированную камеру, а затем образовавшийся в камере(21) 4675143 (22) 03.02,89 (46) 30.06.92 (71) МГТУ им ческий кооп довательско машиностро (72) А.В.Мура менов и Н,А (53) 621,584, (56) Патент С М 3966908, кАвторско Ь. 1150450, к юл. %24Н. Э, Баумана и Научно-технатив "Мысль" Научно-исслинститута энергетическо 1744385 А 1 снег выводят с потоком воздуха из изолированной камеры через сопло.Существенный недостаток известного способа состоит в том, что уже при соотношении вода-воздух (1:20) не удается получить сухой снег вследствие низкой холодопроизводительности вихревой трубы. Избыточная влага смачивает стенки теплоизолированной камеры и на наиболее охлажденных участках вблизи от вихревой трубы и на вихревом сопле теплоизолированной камеры начинается образование льда, Следовательно, при повышенной температуре окружающей среды (-2) - (-8) С известный способ требует точной дозировки воды и характеризуется низкой производительностью по снегу, а при пониженной температуре окружающей среды (-20 С) известный способ неработоспособен вследствие обмерзэния выходного сопла.Наиболее близким к предлагаемому способу является способ генерирования искусственного снега, согласно которому сжатый воздух разделяют в вихревой трубе на поток нагретого воздуха и поток охлажденного воздуха, а затем распыляют воду, про-. пуская часть расширенного в вихревой трубе воздуха через сопло пневматической форсунки, Воду распыляют 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 позволяет защитить форсунку от обмерзания. Как нагретый, так и охлажденный воздух выпускают в атмосферу через сопла Лаваля и поддерживают на входе в эти сопла давление, достаточное для сверхзвукового истечения воздуха.Существенный недостаток известного способа состоит в том, что для температурного разделения воздуха в вихревой трубе и последующего сверхзвукового истечения 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 давления в полевых условиях неоправданно высоки, а при использовании экономичных строительных компрессоров, обеспечивающих давления до 0,6 МПа, приходится выбирать одно иэ двух: или сверхзвуковое истечение из сопел пневматической форсунки с эффективным распылением воды и образованием центров кристаллизации, или температурное разделение воздуха в вихревой трубе, необходимое для 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 эа время полета распыленная вода не успевает замерзнуть, При повышенной температуре окружающей среды (-2) - (-8)С целесообразно отказаться от обогрева форсунки и, повысив ее дальнобойность,более полно испольэовать холод окружающей среды, При пониженной температуре окружающей среды (-20 С) приходится 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 иэ форсунки воздуха ведет к снижению дальнобойности форсунки, а следовательно, и к снижению производительности по снегу, особенно при повышенной температуре окружающей среды.5 Цель изобретения состоит в расширении диапазона рабочих температур.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу получения искусственного снега, включающему подачу в эжектор 10 потоков холодного и горячего воздуха и распыление в нЕм форсункой воды, для получения потоков горячего воздуха используют вихревую трубу, причем вихревую трубу и форсунку размещают соосно в эжекторе, хо лодный поток воздуха направляют в эжектор иэ диафрагмы, вихревой трубы, а распыление воды форсункой осуществляют горячим потоком воздуха, отводимым из.вихревой трубы через дроссель.20 Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в сопло пневматической форсунки подается поток нагретого в вихревой трубе воздуха, а на выходе из пневматической форсунки поток нагретого воздуха с 25 распыленной в нем водой нарравляется параллельно потоку охлажденного воздуха, истекающего иэ вихревой трубы в атмосферуРасширение диапазона рабочих темпе ратур следует из того, что в вихревой трубепроисходит не только температурное разделение воздуха, но и частичное восстановление давления в потоке нагретого воздуха, достаточное для обеспечения режима 35 сверхзвукового истечения через соплопневматической форсунки. Восстановление давления следует из того, что вихревая труба может работать как вакуумный насос, засасывая воздуха через диафрагму и сбра сывая его через диффузор даже при значительном противодавлении, Коэффициент восстановления давления нагретого потока, при атмосферном давлении на диафрагме, легко может быть доведен до (0,3-0,4), что 45 вполне достаточно для сверхзвукового истечения через форсунки, В потоке охлажденного воздуха давления существенно ниже, чем в потоке нагретого воздуха, но в потоке охлажденного воздуха происходит образо вание центров кристаллизации не за счетсверхзвукового истечения этого потока, а за счет его низкой температуры. Параллельное истечение потоков воздуха иэ пневматической форсунки и из вихревой трубы ведет к 55 увеличению продолжительности взаимодействия водовоздушного потока с холодной окружающей средой, что позволяет повысить дальнобойность форсунки, а следовательно, и производительность по снегу эа счет более полного использования холода окружающей среды, что особенно важно при повышенной (-2) - (-8)С температуре окружающей среды.Вследствие внешнего смешения параллельных потоков центры кристаллизации встречаются с распыленной водой на некотором расстоянии от форсунки - там, где водяные пылинки уже охлаждены испарением части воды. Поэтому вероятность таяния центра кристаллизации снижается, а вероятность кристаллизации воды увеличивается. Расширение диапазона рабочих температур в сторону низких (-20 С) температур следует из того. что при пониженных температурах форсунка не перемерзает, так как продуваегся нагретым до температуры +15 С воздухом из вихревой трубы.На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.Вихревая 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 потока и сопло 7 расположены соосно в эжекторе 8, служащем для формирования потока эжектируемого из окружающей среды воздуха.Снегогенератор работает следующим образом.Сжатый воздух подается в вихревую грубу 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 подк ручивается 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 эжектированного иэ окружающей среды воздуха, сформированного эжектором 8, направлены параллельно друг другу, что позволяет оптимально испольэовать давление сжатого газа для повышения дальнобойности снегогенератора. Взаимное проникновение потоков воздуха и воды происходит вследствие естественного расширения потоков.Предлагаемое устройство способно ра 5 ботать беэ переналадки как при повышенной (-5 С), так и.при пониженной (-20 С)температуре окружающей среды от экономичного источника сжатого воздуха(0,6 МПа).10 Например, при температуре -5 С и достигнутой дальнобойности снегогенератора25-30 м на землю выпадает сухой снегвследствие того, что охлажденный в вихревой трубе воздух обеспечивает достаточную15 концентрацию центров кристаллизации даже при этой температуре. Давление нагретого потока, поступающего .из вихревойтрубы в сопло пневматической форсунки,составляет 0.25 МПа. Этого давления доста 20 точно для распыления воды до оптимального размера капель в (100-150) мкм,При пониженной температуре окружающей среды -20 С работоспособность обусловлена тем, что в сопло пневматической25 форсунки иэ вихревой трубы поступает воздух, нагретый до температуры +15 ОС.Использование предлагаемого способапозволяет расширить диапазон рабочихтемператур снегогенератора, а также сни 30 зить затраты на сжатие. воздуха и затраты наобслуживание и переналадку снегогенератора,Формула изобретения 35 Способ получения искусственного снега, включающий подачу в зжектор потоков холодного и горячего воздуха и распыление в нем форсункой воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона 40 рабочих температур, для получения потоковхолодного и горячего. воздуха используют вихревую трубу, причем вихревую трубу и форсунку размещают соосно в эжекторе, холодный поток воздух направляют в эжектор 45 иэ диафрагмы вихревой трубы, а распыление воды форсункой осуществляют горячим потоком воздуха, отводимым иэ вихревой трубы через дроссель.1744385 орректор С,Че Редактор С.Лисина Заказ 2182 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Проиэво Сос Тех ель А.МурашкиМ,Моргентал