Способ получения искусственного снега

 

Использование: защита грунта от промерзания , подготовка спортивных трасс. Сущность изобретения: способ включает подачу в эжектор потоков холодного и горячего воздуха, распыление воды форсункой. Для получения потоков холодного и горячего воздуха используют вихревую трубу. Форсунку и трубу размещают соосно в эжекторе. Распыление воды осуществляют горячим потоком воздуха. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (я>s F 25 С. 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР й1 .. :! 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ji ", r f Й f 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4675143/13 (22) 03.02,89 (46) 30.06.92. Бюл. N. 24 (71) МГТУ им. Н. Э, Баумана и Научно-технический кооператив "Мысль" Научно-исследовательского института энергетического машиностроения (72) А.В.Мурашкин, Н.В.Поликарпов, И.В.Семенов и Н.А.Чернобровкина (53) 621.584, 1(088,8) (56) Патент США

N - 3966908, кл. F 25 С 3/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N. 1150450, кл, F 25 С 3/04, 1983.

-Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам генерирования искусственного снега, и может быть использовано для защиты грунта от сезонного промерзания, для подготовки к соревнованиям лыжных трасс и трамплинов, а также для пылеподавления при горных разработках открытым способом.

Известный способ генерирования 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 ) 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

,. !Ж«„1744385 Al

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СНЕГА (57) Использование: защита грунта от промерзания, подготовка спортивных трасс, Сущность изобретения: способ включает подачу в эжектор потоков холодного и горячего воздуха, распыление. воды форсункой.

Для получения потоков холодного и горячего воздуха используют вихревую трубу.

Форсунку и трубу размещают соосно в эжекторе, Распыление воды осуществляют горячим потоком воздуха. 1 ил. снег выводят с потоком воздуха из теплоизолированной 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 flo снегу, а при пониженной температуре окружающей среды (-20 С) известный способ неработоспособен вследствие обмерзания выходного сопла.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ генерирования искусственного снега, согласно которому сжа1144385 тый 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, что согласно 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, хо15 лодный поток воздуха направляют в эжектор иэ диафрагмы. вихревой трубы, а Н 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 атмосферу.

Расширение диапазона рабочих темпе30 ратур следует из того, что в вихревой трубе происходит не только температурное разде.ление воздуха, но и частичное восстановление давления в потоке нагретого воздуха, достаточное для обеспечения режима

35 сверхзвукового истечения через сопло пневматической форсунки. Восстановление давления следует из того, что вихревая труба может работать как вакуумный насос, засасывая воздуха через диафрагму и сбра40 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 образо50 вание центров кристаллизации не за счет сверхзвукового 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 холо1744385 да окружающей среды, что особенно важно при повышенной (-2) — (-8) C 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 дроссел ь 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 ра5 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 -5ОС и достигнутой дальнобойности снегогенератора

25-30 м на землю выпадает сухой снег вследствие того, что охлажденный в вихревой трубе воздух обеспечивает достаточную

15 концентрацию центров кристаллизации даже при этой температуре. Давление нагретого потока, поступающего иэ вихревой трубы в сопло пневматической форсунки, составляет 0.25 МПа. Этого давления доста20 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 пневматической

25 форсунки из вихревой трубы поступает воздух, нагретый до температуры +15ОС.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить диапазон рабочих температур снегогенератора, а также сни30 зить затраты на сжатие. воздуха и затраты на обслуживание 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 потоков холодного и горячего. воздуха используют вихревую трубу, причем вихревую трубу и форсун ку 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

Составитель А.Мурашкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Черни

Редактор С.Лисина.Заказ 2182 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101