Термодиффузионная камера

Союз Соеетскик Социаектическиз РесиубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ 859983(22) Заявлено 171279 (21) 2855620/18-10с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 300881. бюллетень ЙВ 32Дата опубликования описания 300881 51)М. К . С 01 И 1/О 0 Государетвеииый комитет ССС Р яо дедам изобфетеиий и открытий(72) Авторь изобретения Г.Н.Липатов и Г.Л.Шингарев Одесск госуда ордена Трудо твенный унив(71) Заявитель 54) ТЕРМОДИФФУЗИОННАЯ КАМЕ 20 Изобретение относится к метеорологии и физике аэрозолей и может быть использовано для изучения процессов конденсации.Известны устройства для измерения спектра атмосферных ядер по пересыщениям, основанные на подсчете числа капель, выросщих на ядрах в термодиф Фузионных камерах, где пересыщения создаются в результате молекулярного тепломассообмена через неподвижный воздух в плоских камерах, противоположные стенки которых непрерывно смачиваются и поддерживаются при разных температурах 11.Наиболее близкой к предлагаемой является термодиффузионная камера, состоящая иэ двух плоских поверхностей, которые образуют щелевой канал, термостатов для поддержания этих поверхностей при разных темпера турах и устройства для их.непрерывно го смачивания 2).Однако это устройство не позволяет создавать отрицательные.пересыще.ния и требует длительного времеви дл установления стационарного режима камеры при изменении ее теплового ре жима. Процесс измерения при этом сложно автоматизировать. 4 1" ,зго Красного Знам ни итет им,И.И.Мечникова= Цель изобретения - устранение укаэанных недостатков.Укаэанная цель достигается тем, что термодиффузионная камера, содержащая.две плоские термостатируемые параллельные пластины, которые образуют щелевой канал, устройство для непрерывного смачивания пластин, снабжена проницаемы и нейтральным для молекул газовой смеси нагревательным элементом, установленным в щелевом канале.При этом нагревательный элемент выполнен в видЕ металлической сетки.На фиг.1 изображена схема термрдиффуэионной камеры; на Фиг.2 - графики, иллюстрирующие работу камеры с нагревательным элементом. Две параллельные пластины 1, обтянутые батистом или Фильтравальной бумагой, образуют плоскую щелевую камеру. Между ними помещен сетчатый нагревательный элемент 2. Термостаты 3 служат для поддерживания температуры пластины на заданном уровне, а источник 4 нагрева задает температуру нагревательного элемента 2. Устрой" "тво 5 обеспечивает непрерывное смачивание поверхностей пластин 1.Если расстояние между стенками камера много меньше размера смоченных поверхностей, то распределение температуры Т(х) и концентрации пара С (х ) в камере описыв ают ся следующими зависимостями; Т 1Т(х) --х+Т р х 6 оубЛт(х) = 1 1 х+ 1 1, хвхЯ(о д 1 Ил 1)(3) температура более нагретой стенки;температура холодильника;температура нагревательного элемента; расстояние от нагретой стенки камеры до нагревательного элемента; концентрации насыщенных паров вблизи поверхностей стенок камеры. Здесь ТС (т ), -С(Т" ) Термодиффузионная камера работаетследующим образом.При помощи термостатов 3 устанав"ливают заданные температуры пластин1, например 200 С и 300 С. Затем припомощи устройства 5 подают к внутренним поверхностям пластин 1 жидкость, например дистиллированную воду, В результате процессов молекулярной диффузии и теплопередачивйространстве между пластинами возникает положительное пересыщение. Затемпри помощи источника 4 производитсянагрев сетчатого нагревательного элвмента до заданной температуры, например, до 30 С, При этом в зоне междуверхней пластиной 1, нагретой дотемпературы 30 С, и сетчатым нагревательным элементом 2 устанавливается отрицательное пересыщеные. Уменьшение температуры сетчатого элементаприводит к повышению пересыщения,Таким образом, не изменяя температурупластин 1 можно регулировать пересыщение от отрицательных до положительных величин, соответствующих работекамеры без сетчатого нагревательногоэлемента 2.фиэическая сущность изобретениясостоит в возможности разделенияпроцессов передачи тепла и массы путем введения проницаемого и нейтрального для молекул газовой смеси на-,гревательного элемента, Изменениятемпературы этого элемента влияюттоль 0 ко на распределение температурыв камере, но не влияют на распределение концентрации пара. Отсюда иследует возможность управления пересьпщением, Температура нагревательного элеИмента Т не может быть ниже темпеМратуры Т , которая соответствует температуре нагревательного элемента, т.е. и М Т",т т= -т,Див лЕсли Т ( Тто на этом элементеидет конденсация пара, что приводитк изменению режима, описываемогоформулами (1)-(3),ересыщение Д (х) находится поформуле 10 15 мерения. Фэрмула изобретения 1. Термодиффузионная камера, содержащая две плоские термостатируеые параллельные пластины, которые эбразуют щелевой канал, и устройство пля смачивания пластин, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений активС (х)Д (х) - (5С, (ТСхР,На фиг,2 цифрой 1 обозначены графики, характеризующие работу обычнойкамеры (без нагревательного элемента),П - режим камеры с нагревательным 2 О элементом, когда Т Т ) Т , М - слухчай, когда Т :Т. Температура Тцсетчатого нагревательного элементавлияет только на распределение температуры в камере, которая определя-ет концентрацию насыщенных паровСл: 1 Т(х, но не влияет на распределения концентрации пара, котороезависит только от температур Т и Т1/Увеличивая температуру нагревателягувеличивают концентрацию насыщенных паров. При этом концентрацияпара в камере не изменяется. Следовательно (см,формулу 5), пересыщение уменьшается (кривые 11 на фиг.2)и мэжет быть, например при Т = Тотрицательным (кривые И на фиг,2).Испытания камеры показали, что изменяя температуру сетки можно регулировать пересыщения в камере без изменения термостатируемых пластин. В 4 О .частности, если Т ЪТто на атмосПферных ядрах идет конденсация, таккак Д 1 0 и в камере образуется туман. Если температуру Т сетки поднять до температуры Т верхнейпластины, то туман исчезнет, чтополностью подтверждает возможностьсоздания отрицательных пересыщений.Переход от данного режима камеры,задаваемого температурой нагревательного элемента, составляет 20-30 с, вто время как для обычной камеры подобный переход доходит до 30 мин.установка программного регулятора темпепатуры позволит автоматизировать из859983 ности ядер конденсации эа счет создания отрицательных пересыщениЦ, сокращения времени и автоматизацйи измерений, камера снабжена проницаемым и нейтральным для молекул газовой смеси нагревательным элементом, установленным в щелевом канале,2. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в ней нагревательный элемент выполнен в виде металлической сетки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бахепа Ч.К Вцгйогс 1 1.Б., Каввпег 1.Ь. Орега 1 оп ога гЮегща 1 61 ййцв 1 оп сйащЬег аког веаецгешеп 1 в оп с 1 опс 1 сопдепеа 11 оп пцс 1 е 1. 1, Аса Лс .1970, ч.27, 9 1.2. Старожилова А.И.Дифференциальный счетчик ядер конденсации. Сб.Исследования в области поверхностных сил. М., Изд-во АН СССР, 1961.орниен акто а илиал ППП фПатент, г.Ужгород,ктная,42/70 ВНИИПИ по де 113035, Тираж 732 дарственноиэобретени ква, Ж,Подпикомитета СССРи открытийадская наб., д.4