Способ осаждения аэрозолей

 

Использование: охрана окружающей среды, очистка атмосферы акустической коагуляцией частиц. Сущность изобретения: воздействуют на аэрозоль сканирующим импульсным узконаправленным фокусирующим на заданной дальности лазерным излучеием с плотностью энергии, превышающей порог оптического пробоя аэрозоли, и интервалами между импульсами At r/Vc, где г - радиус области акустической изоляции, м: V - скорость сканирования лазерным лучом по аэрозолю, м/с 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1754180 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ 1 ЕЙЬСТВУ (5О5 8 01 Ь 51108!

Изобретение относится к охрайе окфу- Однако известный способ имеет следужающей среды, в частности к способам очи- ющие йедостатки. стки атмосферы, Область применения Область воздействия традиционных .:. составляют случаи, требующие средств: акустичесхихисточниковограниченарадиу- борьбй с опасными ядовитыми и рэдиоак- сом г 10 м эффективного воздействия, в то тйвными загрязнениями атмосферы в виде : время как размеры облака в случае аварий-; аэроЗольнйх выбросов, возникаЮщих при ных выбросов могут достигать нескольких

:. аварйях и катастрофах на экологически кйлометров. Кроме того,.такой источник не

, опасных пНизвоф:твах и других областях.::: может быть мгновенно перемещей в зойу

- Основной задачей s этих случаях явйяется вйбросов, в то время как ее распростране-: локализация и осаждение аэрозольнйх об-. ние может бйть черезвычайно быстрым. раэовэйий. .: ::: „:, ;: . . Также эффективность воздействия таНаиболее близким к предлагаемому яв- кого источйика существенно зависит от роляется сйособ воздействия на аэрозоли, на- да частиц аэрозоля. ходящиеся в атмосфере, локального - Цель изобретейия — расвирейие обламеханическою или электрического источай- -: сти применения. ка акустических колебаний {сирены), Источник размещают в любой точке пространства Это достигается тем, что воздействуют вблизи аэрозольного облака или тумана и: на аэрозоль сканирующйм импульсным узтем эффективно способствуют коагуляций и койаправленным лазерным иэлучЕмием, . осаждению частиц за время 1 с после начала сфокусированным нэ- задайной дальйостй воздействия,.::. .: .(на обьекте воздействия), с плотностью

Эффективный радиус г действия локаль- энергии, превышающей порог оптического, ного источника Слабо зависит от его мощно- пробоя аэрозоли, и интервалами между имспа и составляет 10 м.. -,:.:: пульсами ф r/V, где r - радиус области .

1 (213 4870130/26 (22) 08.10.90 (46) 15.08.92. Бюл. I+ 30 (71) Научно-производственное объединение

*Астрофизика": и Научно-исследовательский физико-химический институт им.

Л.В;Карпова (72) H.Н.Белов, A,А.Бендицкий, Л.Л.Козоровицкий, В,А;Лакутин и A.Â.Ñóñëîâ . (53) 628 16.064{088.8) (66) Тимошенко В,И. Динамика и кинетика . акустической коагуляции аэрозолей. Ав -: тдреферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн, наук, Ленинград, 1975.

2 . (54) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ . (57) Использование: охрана окружающей — среды, очистка атмосферы акустической коагуляцией частиц. Сущность изобретения: воздействуют на аэрозоль скайирующим импульсным узкойапраеленнйм фокусиру-:. ющим на заданной дальности лазерным иэлучеием с "плотносгью . энергии, превышающей порог оптического пробоя

:- аэрозоли, и интервалами между импульсами Й = rlVc, где r — радиус области акустической изоляции, м; у — скорость сканирования лазерным лучом по аэрозолю, мlс. 1 ил.

1754180 акустической коагуляции; V — скорость ска- импульсе W 5-10, кДж и расходимостью

-4 нирования лазерным лучом по аэрозолю. излучения у 2 10 и фокусируют луч на

Предлагаемый способ отличается от из- краю облака, При этом радиус канала излувестного тем, что локальное акустическое чения в фокусе rt = R y =10 см и плотность возмущение вызывают действием импульс- 5 энергии превышает. ворог плазмообразованого, узконаправленного лазерного йэлуче- ния аэрозоля 5-20 Дж/см . При типичной ния, сфокусированного на заданном .. концентрации аэрозоля 1-3 гlм, как покарасст6янии, с плотностью энергии, превы- зали опыты, глубина проникновения луча шающей riopor огп.ического пробоя. При:-;: составляет десятки метров. В канале излу-:: этом для быстрого переноса центров аку- 10 чения практически мгновенно (за 106с) стического воздействия при обработке про- возйикают 50-100 центров плазмообразотяжейных " областей аэроэольных — ваний. Этй центры являются источниками образований сканируют лазерйый луч; : ударной акустической волны, распространяСпособ поясняется схемой, где показа- ющейся со скоросгью 2000 — 300 м!с. При но взаимодействие основнйх элементов, 15 различномсоставеаэрозоля(твердыечастиучаствующих в процессе воздействия на цы. туман, йары нефти, масел и т,д.) такое аэрозоль, .. ::. :: : " " " . импульсное акустическое воздействие выСпособ осаждения-"осуществляют при зывает ускоренную коагуляцию (в 3-5 раз помощи частотно-импульсного лазера с фо- быстрее естественной скорости осаждения) . кусирующей оптикой 1, которым обезвре- 20 на эффективном расстоянии r -10 м от оси живают эколоГйчесхи опаснйй объект 2 луча, Поскольку времягкоагуляции намного (источник выброса), создающий аэрозоль- больше времени плазмообразования и в теное образование 3, путем создания лазер- чейие r повторное действие излучения ных искр (плазмообразование) 4, " ;,; " йрактически не влияет на скорость коагуля длявоздействиянааэрозольноеоблако 25 ции, лазерный луч переводят на соседний

3, возникающее в результате аварийного участокаэрбзоляйарасстояние-гиподают выброса с экологически опасного объекта 2, следующий импульс излученияЛаким обраиспользуют частотно-импульсный-лазер 1 с зом; интервал между импульсами ht и скодлительностью импульса не более 5 мкс; рость V сканирования луча связаны йзлучение которого фокусируют в зоне. 30, со6тношениемЬ(=r/V,Приэтомсоотношеаэрозольного образования 3 на расстоянии ние удаетСя максимально быстро и с мини-

R более 0,5 км так; что плотность энергии мумом энергетичеСких затрат обработать по сечению луча в импульсе вблизи фокуса всю площаДь аэрозольного облака; обрапревышает порог плазмообразования 20- щенную к источнику излучения. Йапример, 40 Дж/см, В результате частицы аэрозоля 35 при характерной угловой скорости сканиров лазерном канале служат центРЖи оптИяе- вания в =0,1 рад/с и r = 10 м на Дистанции ских пробоев, плазмообразований и источ- 1000 м V=-100м/с, величинаЖдолжна быть никами 4 мощных акустических возмущений 0,1 с и требуемая частота следования им4 е виде ударных волн в окружающем их пульсов лазера f = 1/ht = 16 Гц. ТакиМ. пространстве,,::.: ..:. :::,;, . 40 образом. для одйократйвй обработки облау арновЬлновое и акустичеСкое воздей-. ка размером 100 х 100 Mì необходимо -100 ствие на прилежащие области аэрозоля abi-- .импульсов, что при частоте 5Тц составляет зывает смещенйе частиц, их электРизацию 40с. В случае, ко слипайие и ускореннбе-осажденив как и в луча меньше толщины облака; iio мере сничисто- акустическом способе воздействйя 45 жения концейтрвций частйци- просветления причем независимо ot рода частиц и их аг- . обработанного слоя излучение переносится регатного состояния. В случае большой про- вглубь и обработку аэрозоли повторяют на тяженности аэрозольного облака следующих слоях облака, Если плотйость осуществляют сканирование лучем лазеРа энергии излучения нйже или равна порогу по пространству, занятому аэрозолем, что 50 плазмообразоваиия аэрозоля; искровые позволяет последовательно обработать все центры акфтического воздействия не возоблако. При этом временные йнтервалы чгикают или возникают не во всем объеме между импульсами йзлученйя должны со канала и рассматриваемый механизм ускоставлять At = г/Ч, где r —:радиус эфФектив-.. : рения козгуляции не срабатывает. його воздействия акустических 55 Достоверность йриведенных выше. возмущений; Ч- скбрость сканирования ла- величин подтверждена макетными.экспе зернйм лунем по i1pocipasciey аэРозоля. — риментами, приведенными на имеющихПример. На расстоянии Ra 1 км от ся СО лазерах с аналогичными аэрозольн6го облака размещают частотно- пвраметрами. ймпульсный лазер с эйергией излучения в

1754180

Составитель Л. Юлдашева

Редактор H. Федорова Техред М.Моргентал . Корректор Н. Слободяник

Заказ 2840 .. Тираж, Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета flo иэобретенйям и открьФ ям.при ГКНТ СССР

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

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

5 .. 6

Применение лазерно-акустического - расширения области применения. воэдейвоздействия позволяет увеличить дальность ствуют на аэрозоль сканируюшим NMnynbcu быстроту воздействия на аэрозоли, кроме ным узконаправленным" лазерным того, благодаря применению сканирования излучением, фокусируемым на аэрозоле, с лазерного луча можно эффективно обраба- 5 плотностью энергии, превышающей дорог тывать большие объемы аэрозольных. за- оптического пробоя аэрозоля, и интервала гряэнений (1 кмз)..... -:;:: :.. ми между импульсами ht - r/÷, где r- ради-:

Формула изобретения .: усобласти акустической коагуляцйи, м; Ч—

Способ осаждения аэрозолей, основан-. скорость сканирования лазерным лучом ho ный на акуетической коагуляции частиц, о т- 10 аэрозолю, м/с. л и ч a e шийся тем. что, с целью