Научная статья на тему 'Экспериментальные исследования в лабораторных и натурных условиях влияния коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей и плотность тумана'

Экспериментальные исследования в лабораторных и натурных условиях влияния коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей и плотность тумана Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
217
52
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Лапшин В. Б., Палей А. А., Яблоков М. Ю.

Рассматриваются микрофизические изменения в атмосфере и изменения характеристик тумана при воздействии на туман и атмосферу коронным разрядом. Представлены результаты замеров эволюции спектра аэрозольных частиц в лабораторных и натурных условиях при воздействии коронного разряда в сравнении с их естественной эволюцией. Характеристики (плотность, дальность видимости) тумана, подвергшегося в натурных условиях воздействию коронного разряда, сопоставляются с таковыми для тумана в естественном его развитии по данным 4-летнего периода наблюдения. Показано, что влияние коронного разряда на эволюцию спектра аэрозольных частиц и плотность тумана столь существенно, что может быть использовано для практических работ по улучшению метеорологических условий в тумане.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Лапшин В. Б., Палей А. А., Яблоков М. Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Laboratory and nature experiments on the corona discharge's influence on the spectrum evolution of aerosol particles and density of fog

Microphysical changes in an atmosphere and changes of fog characteristics are considered at influence on a fog and an atmosphere by corona discharge. Measurements of spectrum evolution of aerosol particles in laboratory and natural conditions are submitted at influence of corona discharge in comparison with their natural evolution. Characteristics (density, visibility range) of a fog influenced in natural conditions by corona discharge are compared to those for a fog in his natural development according to the 4-years period of supervision. Influence of the corona discharge on the spectrum evolution of aerosol particles and density of a fog so essentially is shown, that can be used for practical works on improvement of meteorological conditions in a fog.

Текст научной работы на тему «Экспериментальные исследования в лабораторных и натурных условиях влияния коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей и плотность тумана»

Экспериментальные исследования в лабораторных и натурных условиях влияния коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей и плотность тумана

Лапшин В.Б. (1), Палей А.А. (marina [email protected]) (1),

Яблоков М.Ю. (2)

(1) Государственный океанографический институт (2) Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 04-05-64624

Несмотря на значительное развитие электронных средств навигации, туман все еще является серьезной проблемой для безопасного управления транспортными средствами в периоды его возникновения. Туманы являются устойчивой структурой и при неизменных естественных условиях эволюционируют слабо. Разрушение (рассеивание) тумана в естественных условиях происходит, как правило, вследствие изменения термодинамических параметров среды (температуры, влажности, давления) и длится от нескольких часов до нескольких суток.

Для улучшения метеорологических условий в период образования тумана и, прежде всего, уменьшения вероятности ограничения видимости ниже допустимых пределов проводятся работы по искусственному воздействию на туман, т. е. созданию условий, ускоряющих процесс рассеивания тумана [2-7,9-18,22].

Теме искусственного воздействия на облака и туманы в научно-технической литературе уделяется большое внимание. Этой теме посвящены и фундаментальные работы, например, по проблемам микрофизических процессов в увлажненной газовой среде [1,5,6,8,17, 20], и практические разработки конкретных схем, устройств и способов воздействия на облака и туманы [19]. Подробный анализ различных способов воздействия представлен в [5,17,21].

Отметим, что, несмотря на многообразие различных методов воздействия на туман, о практической их реализации можно говорить лишь применительно к переохлажденным туманам. Методы воздействия на теплые туманы все еще находятся в стадии исследовательских и экспериментальных работ [21,23], поскольку воздействие на теплые туманы осложняется термодинамической устойчивостью теплых воздушно-капельных дисперсий. Среди разрабатываемых методов воздействия на теплые туманы (использование акустических волн, оптических квантовых генераторов, гигроскопических реагентов, тепловых источников, динамический метод и др.) наиболее перспективными считаются тепловой и электростатический методы [21].

Однако при исследовании методов электрического воздействия на туманы и облака в литературе недостаточно внимания уделяется вопросам влияния электрических зарядов на микрофизические процессы в тумане и, прежде всего, на процессы конденсации паров воды на электрически заряженных аэрозольных частицах.

В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований (в лабораторных и натурных условиях), показывающих, что механизм интенсификации процессов конденсации при генерации в атмосферу электрических зарядов существенно влияет на эволюцию спектра капельной дисперсии тумана и, как следствие, на физические характеристики тумана (плотность и дальность видимости). В работе использовались экспериментальные данные, полученные японской фирмой «Ишикавадзима Харима» (IHI), при выполнении совместных с авторами исследований по проекту.

21 29

Лабораторные исследования влияния коронных разрядов на эволюцию спектров воздушно-капельных дисперсий.

Для лабораторных исследований использовалась специальная установка, состоящая из камеры, генератора и счетчиков аэрозолей, компрессора, фильтров, ротаметра. В качестве камеры использовался бокс 7БП1-ОС из оргстекла объемом около 80 л. Источником воздушно-капельной дисперсии являлся ультразвуковой генератор аэрозолей - диспергатор. В качестве распыляемых жидкостей использовалась дистиллированная и морская вода. Воздух в генератор аэрозолей поступал из портативного компрессора через аэрозольный фильтр и ротаметр, контролирующий скорость потока. Выход воздуха из камеры в ходе нагнетания дисперсии происходил через балластные отверстия, которые перекрывались при измерении спектров. В процессе измерений спектров проба из камеры отбиралась насосом аэрозольного счетчика. Коронный разряд формировался в камере между коронирующим электродом в виде гребенки из тонких (50 мкм) медных проволок и заземленной медной проволокой диаметром 3 мм. Контроль тока коронного разряда осуществлялся с помощью микроамперметра, напряжение на электроде регулировалось с помощью автотрансформатора. Конструкция установки позволяет располагать источник воздушно-капельной дисперсии, пробоотборник и источник коронного разряда в любом месте камеры.

Эксперимент проводился следующим образом. В течение нескольких минут производилось интенсивное нагнетание воздушно-капельной дисперсии из генератора аэрозолей в камеру. Поток воздуха составлял 1 3 л/мин. При этом визуально отмечалась заметная концентрация воздушно-капельной дисперсии в камере. Затем инициировался коронный разряд и включался счетчик для контроля состояния дисперсии. Ток коронного разряда, как отрицательного, так и положительного, составлял 50 мкА, при этом значение напряженности электрического поля составляло 6 Кв/см. Для замера частиц использовался счетчик аэрозольных частиц ЯОУСО , модель 227.

Всего было проведено 34 эксперимента, при проведении которых варьировались:

- источник дисперсии - морская вода (12 экспериментов) и дистиллированная вода (22 эксперимента);

- вид воздействия на воздушно-капельные дисперсии - без воздействия (11 экспериментов), отрицательный коронный разряд (15 экспериментов) и положительный коронный разряд (8 экспериментов).

Результаты экспериментов

Влияние воздействия коронных разрядов на динамику эволюции спектров имеет явно выраженный характер как для воздушно-капельных дисперсий чистой воды, так и для морских аэрозолей. Время исчезновения частиц крупных фракций >3 мкм при воздействии разряда сокращается в несколько раз. В течение 4-5 минут наиболее крупная фракция частиц (> 10 мкм) практически полностью исчезает из спектров (рис. 1-2). Аналогичную динамику имеет и фракция 6-10 мкм. В случаях отсутствия воздействия коронного разряда фракции 6-10 мкм сохранялись в значительном количестве для воздушно-капельных дисперсий чистой воды до 1 2 мин, а для морских аэрозолей - до 4060 мин.

Исчезновение частиц размером 3-6 мкм при воздействии разряда проявляется менее отчетливо. В большинстве экспериментов эти частицы исчезали также на 4-5 минуте, однако отмечались случаи их существования на 1 2 и даже на 20 минуте. Наблюдалась следующая особенность эволюции частиц фракции 3-6 мкм. На начальном этапе эволюции дисперсии при воздействии коронным разрядом концентрация частиц уменьшается подобно частицам фракции частиц >6 мкм, по прошествию некоторого времени их концентрация начинает возрастать, достигает максимума, а затем уменьшается вновь.

2130

50000 Ч

40000 -

30000 -

^ 20000-

10000 -

I I 0.4-1.5 мкм

[

] 1.5-3 мкм 1 3-6 мкм

I I 6-10мкм I I >10мкм

4 5 6 Время, мин

10

0

1

Рис. 1. Эволюция дисперсности водных аэрозолей в естественных условиях

80000 -

п 70000 н

о

з? 60000

¡2

н

3 50000

о 40000

го т

| 30000

го ^

| 20000 х

£ 10000

I I 0.4-1.5 мкм

[

2 1.5-3 мкм 3-6 мкм

I I 6-10мкм I I >10мкм

■ I

Л

5 6 Время, мин

10

Рис.2. Эволюция дисперсности водных аэрозолей при воздействии на них коронным разрядом

отрицательной полярности

0

2131

Исчезновение частиц размером менее 3 мкм в результате воздействия коронным разрядом не проявлялось. Поведение фракций 1,5-3 мкм и 0,4-1,5 мкм при воздействии разряда характеризуется наличием двух максимумов концентрации: первый наблюдается на 3-4 минуте, второй на 10-20 минуте. Второй максимум более мелкой фракции наступает примерно на 5 минут раньше, чем для крупной фракции. Отметим, что второй максимум концентрации фракции частиц 1,5-3 мкм практически совпадает по времени с максимумом концентрации фракции частиц с размером 3-6 мкм. При воздействии положительным коронным разрядом максимумы имеют менее выраженный характер.

Результаты экспериментальных исследований в натурных условиях

Влияние коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей

Исследования по влиянию коронного разряда на эволюцию дисперсности аэрозолей в условиях естественной атмосферы проводились в гористой местности Японии.

Для генерации коронного разряда использовалась специально созданная экспериментальная установка для рассеивания тумана (далее - установка), включающая в себя источник генерации в атмосфере коронного разряда и пульт управления с источником высокого напряжения. Система генерации коронного разряда состоит из коронирующих проводов, закрепленных на изоляторах высоковольтных опор. Опоры установлены на горном склоне вблизи автомобильной дороги. Общая площадь установки составила около 10000 м , общая длина коронирующих проводов -4500м, ток коронного разряда ~0,3 - 0,5тА.

Измерения концентрации и распределения частиц по размерам проводились с помощью приборов ЛАС-РС-01-95, ДАЭС-2М и ЬБ8Л-1400Л в различных ситуациях: при включенной и выключенной установке, при тумане и в условиях хорошей погоды.

Приборы ЛАС-РС-01-95 и ДАЭС-2М были установлены в помещении, где расположен пульт управления установкой. Прибор ЬБ8Л-1400Л размещался на открытом воздухе. Пробоотбор осуществлялся на расстоянии около 1,5 метров от помещения, где располагались приборы с подветренной стороны при северо-восточном ветре. В зоне проведения эксперимента синхронно с измерением спектров аэрозолей проводились наблюдения температуры, влажности, дальности видимости, скорости и направления движения воздуха.

Эксперимент проводился по следующей схеме. После прогрева приборов и их калибровки в течение получаса проводились измерения фоновых параметров синхронно всеми перечисленными выше измерительными комплексами. Далее включалась установка, и в течение часа проводились измерения атмосферных параметров. После выключения установки на протяжении получаса повторно выполнялись измерения фоновых параметров атмосферы. Все приборы работали автономно с непрерывной записью данных на компьютеры.

Характерный процесс эволюции спектров аэрозольных частиц в результате эксперимента представлен на рис. 3(а,б). При генерации коронных разрядов отмечается рост концентрации частиц размером 0,2-0,3 мкм и 0,3-0,5 мкм при одновременном уменьшении концентрации частиц размером 0,15-0,2 мкм. Схематично это можно объяснить так: сухие частицы размером 0,15-0,2 мкм после включения генерации коронных разрядов «обводнялись», что приводило к увеличению их размеров. Это обстоятельство также наглядно подтверждается отмеченным уменьшением влажности атмосферы при включении установки генерации коронных разрядов.

2132

а)

О

0

1

*

га с; т

78777675 747372-

б)

200000 -,

180000

160000

140000

5 120000

| 100000 го

о 80000

Ш

60000 40000 20000 0

I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I

0

1

го

1

ш

Т

2

т

т-г

I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I

оюоюоюоюоюоюоюо

ООт-Т-ГЧГЧСОСО-^-^ЮЮООТ-ОООООООООООО-^-^-^

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о ю о ю <м <м со со

о ю о ю о тг "Г Ю Ю о

Время

ш

о

X

го

15 >

■ 0.10-0.15 мкм

• 0.15-0.20 мкм

—А— 0.20-0.30 мкм

—т— 0.30-0.50 мкм

—♦— >0.50 мкм

оюоюоюоюоюоюоюо сЬсЬсЬсЬсЬсЬсЬсэсЬсэсЬсэ-^^-^^-^-^

о ю о ю СМ С\1 го го

о ю о ю о "¡Г ^ Ю Ю о

Время

Рис.3. Влияние работы установки на изменение влажности (а) и концентрации аэрозольных частиц (б) в атмосфере.

Более отчетливо проявляется влияние коронных разрядов на процентное содержание каждого диапазона размеров аэрозольных частиц атмосферы. На рис. 4 представлены такие показатели как для естественного состояния атмосферы, так и для атмосферы, подвергшейся воздействию коронного разряда.

2133

0.6% 25.3%

Установка включена

1

Естественные условия

50.3%

23.8%

100%

4%

44.3%

41.2%

10.5%

Диапазоны аэрозольных частиц:

0.15-0.2

мкм

□ 0.2-0.3 I I 0.3-0.5 I I

мкм мкм

>0.5 мкм

Рис. 4. Процентное содержание диапазонов аэрозольных частиц. За 100% принята суммарная концентрация всех аэрозольных частиц, зарегистрированных как в естественной атмосфере, так и при генерации в атмосферу коронных разрядов.

Несмотря на то, что при замерах концентрации аэрозольных частиц значение влажности атмосферы во время эксперимента не превышало 80%, результаты исследований показали заметное влияние включения системы генерации коронного разряда на процентное соотношение диапазонов аэрозольных частиц.

Влияние коронного разряда на плотность и другие характеристики тумана

Для унификации условий проведения экспериментов работа установки проводилась в следующих режимах.

Включение установки: при влажности выше 90% непрерывно более 25 мин. или при дальности видимости менее 1 000 м непрерывно более 5 мин.

Выключение установки: при влажности менее 90% или дальности более 1 000 м.

При дальности видимости менее 1 000 м информация с датчика дальности видимости документировалась.

В отдельные периоды возникновения тумана, определяемые по случайному закону, во время проведения экспериментов в августе-октябре 1 996 г., для получения естественного фона процесса естественного рассеяния тумана включение установки не производилось.

Оценка эффективности работы установки проводилась по следующей методике (серии опытов А-В).

А. Данные по характеристикам туманов в месте проведения испытаний за 4-х-летний период наблюдений их естественного рассеяния сравнивались с аналогичными данными характеристик туманов, полученных в период работы установки.

1 . Была собрана статистическая информация по ситуации с возникновением тумана с дальностью видимости до 1 000 м на дороге, в месте работы установки рассеивания тумана за 4-х летний период наблюдений (1993, 1994, 1995 и 1996 годы), включая период времени работы установки рассеяния тумана в 1996 году. Суммарное количество времени существования тумана, принятое при оценке эффективности работы установки составило 4020,17 часов.

2134

2. Для каждого года 4-х летнего периода наблюдений (1993-1996 годы) выделялись отдельно весенний (апрель-июль) и осенний (август-октябрь) этапы существования тумана. То есть весь 4-х летний период наблюдения был разбит на 8 этапов наблюдения за рассеянием тумана -апрель-июль 1 993 г., апрель-июль 1 994 г., апрель-июль 1 995 г., апрель-июль 1996 г., август-октябрь 1993г., август-октябрь 1994 г., август-октябрь 1 995 г., август-октябрь 1 996 г.

3. Суммарная продолжительность времени существования тумана с дальностью видимости менее 1000 м, как для каждого из выделенных 8-ми этапов существования тумана, так и для периода времени работы установки, принята за 1 00%.

4. Для каждого выделенного этапа существования тумана и для периода времени работы установки из суммарного времени существования тумана с дальностью видимости до 1 000 м выделялись отдельно доли времени существования тумана с предельной дальностью видимости, не превышающей соответствующего значения - 50, 70, 100, 150, 200, 300 и 500 м.

5. Для каждого выделенного этапа существования тумана и для периода времени работы установки суммарное время существования тумана делилось на промежутки времени, в течение которых дальность видимость в тумане находилась в следующих интервалах - от 0 до 50 м, от 50 до 70 м, от 70 до 100 м, от 100 до 150 м, от 150 до 200 м, от 200 до 300 м, от 300 до 500 м и от 500 до 1000 м.

6. Разложенные на составляющие времен их существования в зависимости от дальности видимости согласно п.4 п. 5 данные по характеристикам туманов при естественном их рассеянии сравнивались с соответствующими данными при работе установки.

Б. Данные по характеристикам туманов в месте проведения экспериментов при их естественном рассеянии и в процессе работы установки сравнивались для одного и того же периода наблюдений - август-октябрь 1 996 г.

- Доли времени существования тумана каждого диапазона дальности видимости в течение августа-октября 1 996 г. при естественном рассеянии тумана сравнивались с долями времени существования тумана тех же диапазонов дальности видимости в тот же период наблюдения (в течение августа-октября 1996 г.) при работе установки рассеивания тумана.

В. Данные по характеристикам туманов при их естественном рассеянии и в процессе работы установки в месте проведения экспериментов сравнивались с аналогичными данными по характеристикам туманов того же периода наблюдений (август- октябрь 1 996 года) в контрольных пунктах наблюдений -пункт №1, находящийся в 2-х км от установки по направлению господствующего ветра, пункт №2, находящийся в 3-х км от установки и пункт №3, находящийся в 5-ти км от установки.

- Данные, характеризующие доли времени существования тумана каждого диапазона дальности видимости в течение всего периода времени проведения эксперимента, в месте работы установки рассеяния тумана, как при работающей установке, так и при естественном рассеянии тумана, сравнивались с аналогичными данными в ближайших контрольных пунктах.

2135

На рис. 5 изображены статистические данные по туманам с дальностью видимости менее 1 000 м за 4-х летний период наблюдений его естественного рассеяния. Представленные данные охватывают 4020,17-часовой период времени существования (с учетом работы установки рассеяния тумана в 1 996 году в течение 1 91 часа).

45-

40-

30-

25-

X

го ш

§ 20

15-

10-

5

I I 1994, 04-07

[

] 1995, 04-07 ] 1996, 04-07

I I 1993, 08-10 I I 1994, 08-10 I I 1995, 08-10

[

] 1996, 08-10 ] Время работы установки

ккл ш

I

0-50

0-70

0-100 0-150 0-200 Дальность видимости(м)

0-300

0-500

Я 35

0

Рис.5. Приведенное в процентах время существования туманов различных категорий в 1993-1996 г.г.

Суммарное время существования туманов для каждого выделенного этапа наблюдений разложено на периоды существования в зависимости от предельного значения дальности видимости. На рис. 5 представлены такие же данные по туманам в период работы установки (за 100% принято время существования туманов с дальностью видимости менее 1 000 м в течение всего периода работы установки).

Как видно из рис. 5, работа установки рассеяния тумана оказывает существенное влияние на характеристики тумана. В период работы установки сокращается доля времени существования плотных туманов, при которых дальность видимости составляет значение менее 300 м.

В период работы установки доля времени существования плотных туманов становится меньше самого минимального значения доли времени существования подобных туманов из всех 8-ми этапов 4-летнего периода наблюдения.

Так, из всего 4-х летнего периода наблюдений доля туманов с дальностью видимости менее 100 м составляла минимум 3,91 % (август-октябрь 1995 г.), а в отдельные этапы наблюдений на долю таких туманов приходилось даже более 1 0% времени существования всех туманов (апрель-июль 1993 г. и апрель-июль 1996 г.). В период же работы установки такие туманы практически прекратились, и на их долю пришлось всего лишь 0,35% времени существования всех туманов в течение времени работы установки.

Доля туманов с дальностью видимости менее 150 м составляла минимум 8% времени существования всех туманов, а на отдельных этапах наблюдения на долю таких

2136

туманов при их естественном рассеянии приходилось до 20% времени существования всех туманов. При работе установки рассеивания туманов доля времени таких туманов сократилась до 1 ,22%.

Соответственно, доля времени существования туманов с дальностью видимости до 200 м с 10,41% (август-октябрь 1994 г.), при их естественном рассеянии, сократилась до 3,49% при работе установки.

Доля времени туманов с дальностью видимости до 300 м с минимального своего значения 15,61% (август-октябрь 1994 г.), при их естественном рассеянии, сократилась до 7,59% при работе установки.

Отметим, что туманы в диапазонах дальности видимости 0-50 м, 50-70 м, 70-100 м и 100-150 м при работающей установке практически полностью рассеялись, и значительно сократилось время существования туманов в диапазонах дальности видимости 150-200м и 200-300 м. Значительный положительный эффект от работы установки отмечался также при сравнении в один и тот же период наблюдений - август-октябрь 1 996 г. плотных туманов, характеризующихся дальностью видимости менее 300 м.

На рис. 6 приведены данные по дальности видимости в естественных условиях рассеяния тумана за период проведения эксперимента в августе-октябре 1 996 года для 4-х пунктов наблюдения (в месте работы установки и в 3-х контрольных пунктах сравнения). На рис. 7 представлены аналогичные данные по туманам в период работы установки.

Графики, изображенные на рис. 6 показывают, что в исследуемый период в пунктах наблюдений было значительное количество туманов. В период естественного их рассеяния время существования туманов с дальностью видимости менее 500 м составило соответственно в пункте №1 -52,5 часа (41,23% от времени существования всех туманов); в пункте №2 - 76,33 часа ( 59,95% от времени существования всех туманов), в пункте №387,83 часа (68,98% от времени существования всех туманов) и в месте монтажа установки рассеяния тумана - 47,17 часа (33,9% от времени существования всех туманов).

В период работы установки рассеивания тумана в контрольном пункте №3, который удален от работающей установки на расстояние 5 км, время существования тумана и ограничение дальности видимости практически не изменились Так, доля времени существования тумана с дальностью видимости менее 500 м в естественных условиях составляла 68,98%, а в период работы установки - 63,61%. Доля времени существования тумана с дальностью видимости менее 300 м в естественных условиях рассеяния составляла 57,98%, в период работы установки составила 50,26%. То есть характеристики тумана в отдаленном пункте (пункт №3) как в период работы установки, так и в период естественного рассеяния тумана практически подобны. Это дает основание считать, что условия формирования и развития тумана, а, следовательно, и его характеристики, в период работы установки как в месте ее расположения, так и в ближайших пунктах сравнения (пункт №1 и пункт №2) были подобны условиям формирования и развития тумана того периода времени, когда установка не работала.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сравнение характеристик тумана в месте проведения испытаний с характеристиками тумана в ближайших контрольных пунктах в период работы установки (рис. 7) с ситуацией естественного рассеяния тумана (рис. 6) приводит к выводу о влиянии работы установки на туманы с дальностью видимости менее 300 м. В ближайших пунктах в период работы установки туман рассеялся, в то время как в отдаленном пункте ситуация с туманом не изменилась.

2137

70-

60-

I 50-

40-

30-

о си

г? 20-

к ^

си

£ 10.

I I Место расположения установки

I I Пункт №1

I I Пункт №2

I I Пункт №3

И

Л±

л

I

0-50

0-70

0-100

0-150

0-200

0-300

0-500

Дальность видимости (м)

Рис. 6. Сравнение данных по дальности видимости в нескольких соседних пунктах наблюдения в естественных условиях в августе-октябре 1996 г.

0

70-

60-

го

| 50>.

I-

40-

30-

X

го ш о ей I-

о ф

^

г? 20

ф

£ 10-

] Место расположения установки Пункт №1 I I Пункт №2 I I Пункт №3

И

ли

п

I

ш

0-50

0-70

0-100

0-150

0-200

0-300

0-500

Дальность видимости(м)

Рис. 7. Сравнение данных по дальности видимости в нескольких соседних пунктах наблюдения при

работающей установке в августе-октябре 1996 г.

0

2138

Заключение

Результаты экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях показали, что электрические заряды оказывают существенное влияние на эволюцию дисперсности содержащихся в атмосфере аэрозольных частиц (как в условиях тумана, так и в условиях ясной погоды). При генерации в атмосферу коронных разрядов при влажности атмосферы 80% отмечается рост концентрации частиц размером 0,2-0,3 мкм и 0,3-0,5 мкм при одновременном уменьшении концентрации частиц размером 0,150,2 мкм. Это можно объяснить тем, что на сухих частицах размером 0,15-0,2 мкм после включения генерации коронных разрядов конденсируются частицы воды, что приводит к увеличению размеров изначально сухих частиц. В подтверждение этому процессу отмечалось уменьшение влажности атмосферы.

Натурные эксперименты показали, что при воздействии коронного разряда туманы с дальностью видимости менее 150 метров практически рассеивались, и существенно (практически в два раза) сокращается время существования туманов с дальностью видимости менее 300 метров.

Воздействие коронного разряда на теплый туман не имеет характер непосредственного влияния (включил установку - и туман рассеялся), а проявляется в заметном изменении характеристик тумана (плотность, дальность видимости). При работающей установке вероятность существования более плотных туманов значительно снизилась.

Таким образом, изменение микрофизических параметров атмосферы при генерации коронных разрядов оказывает существенное влияние на время рассеяния тумана, поэтому путем генерации в атмосфере коронных разрядов можно значительно улучшить метеорологические условия на участке местности с повышенной вероятностью образования тумана.

Список использованных источников

1. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. Под ред. Б.В. Дерягина. - М., Химия, 1972, 304 с.

2. Баханова Р. А., Солянск Е.Г., Терзиев Ф.С. Результаты опытов по борьбе с туманами испарения в Кольском заливе зимой 1966-1967 г. - Метеорология и гидрология, 1968, №10, с. 39-43.

3. Буйков М.В., Хворостьянов В.И. Моделирование искусственного воздействия на радиационный туман с помощью теплового метода. - Труды УкрНИГМИ, 1978, вып.161, с 23-35.

4. Власюк М.П., Серегин Ю.А., Серогодский А.В., Черников А. А. Применение жидкого азота для создания перспективных средств воздействия. - Тезисы докл. Всесоюзн. конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Киев, 17-21 ноября 1987.

5. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. - Л., Гидрометеоиздат, 1973, 366 с.

6. Качурин Л.Г., Морачевский В.Г. Кинетика фазовых переходов воды в атмосфере. -Изд. Ленингр. Ун-та, 1965, 142 с.

7. Красновская Л.И., Серегин Ю.А., Хворостьянов В.И. Современное состояние исследований по искусственному воздействию на переохлажденные облака и туманы с использованием хладореагентов. - В сб. «Вопросы физики облаков». Л., Гидрометеоиздат, 1987, с. 50-64.

2139

8. Куни Ф. M., Русанов А. И., Щекин А.К. К теории зародышеобразования на заряженных ядрах. Вычисление работы образования капли в сильном поле заряженного ядра. - Коллоидный журнал., т. 45, №5, 1983, с. 901-907.

9. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С., Танака M., Ямомото К. Способ воздействия на атмосферные образования. Патент РФ №2112357, ЫКИ А01 G 15/00, 1995.

10. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С., Чернышев Л.С., Танака M., Ямомото К. Способ рассеивания тумана и устройство для его осуществления. Заявка Японии №10-131142, Mm Е01Н 13/00, 1998.

11. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С., Огарков А.А. Способ конденсации паров. Mеждународная заявка РСТ №РСТ/Ru/98/00196,1998., PCT WO 99/65584 от 23.12.1999, патент РФ № 2175880.

12. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С. Способ рассеивания туманов и облаков. Патент РФ № 2101921 Mm А01G 15/00,1996.

13. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С. Способ рассеивания туманов и облаков. Патент РФ № 2101922 Mm А01G 15/00,1996.

14. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С. Устройство для рассеивания туманов и облаков. Патент РФ № 2108026, Mm А0Ш 15/00,1996.

15. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С., Огарков А.А. Способ рассеивания туманов и облаков. Патент РФ № 2124287, Mm А0Ш 15/00,1997.

16. Лапшин В.Б., Палей А.А., Попова И.С., Огарков А.А. Способ рассеивания туманов и облаков. Патент РФ № 2124288, Mm А0Ш 15/00,1997.

17. Никандров В.Я. Искусственные воздействия на облака и туманы (микрофизические основы). - Л., Гидрометеоиздат, 1959, 192 с.

18. Половина И.П. Рассеяние переохлажденных слоистообразных облаков и туманов. -Гидрометеоиздат, 1980, 214 с.

19. Рышкевич Т.И. Структурная изменчивость и адсорбционные свойства аэрозолей с фрактальной геометрией на примере агрегата сажи. - дисс.на соиск.уч.ст.к.ф.м.н., СПб.,1996, 136 с.

20. Сосникова Е.В. Исследование льдообразующих свойств многокомпонентных аэрозолей, содержащих йодистое серебро. - Долгопрудный, дис. на соиск. уч. ст. к.ф.м.н., 1995, 160с.

21. Хайкин M.fr, Черников А.А. Рассеяние теплых туманов на автомобильных дорогах с помощью электростатических фильтров. Mетеорология и гидрология, 2002, №3, с.51-59.

22. Anderson B.J., Hallet J. Suppersaturation and Time depence of ici nucleation the vapor on single crystal substrates. - J.Atmos. Sci.,1976, v. 53, p.822-832.

23. Frost W. Preliminary Test Results of Electrical Charget Particle Generator for Application to Fog Dispersal. - NASA Contractor Report 3654, 1982, 37 p.

21 40

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.