ИСТИНА

(57) Реферат: Изобретение относится к устройствам для исследования процессов испарения и конденсации атмосферной влаги на водную поверхность, в частности к установкам для проведения учебных занятий и может быть использовано для создания приближенной модели влагообмена между воздушной и водной средами, который определяет множество явлений, включая гидродинамические и конвективные процессы, характерные для морей, океанов и других водоемов, имеющих влагообмен с воздушной средой. Задачей изобретения является повышение достоверности результатов лабораторных экспериментов при моделировании процессов влагообмена между поверхностью воды и воздухом в природных условиях. Для повышения достоверности результатов лабораторных экспериментов в установку для моделирования процессов влагообмена между воздушной и водной средами, содержащую климатическую камеру с передней стенкой из раздвижных окон, в которой находятся мерная кювета с открытой на атмосферу водной поверхностью, установленная на термостатирующей емкости, регуляторы, с помощью которых задавались и поддерживались температура и влажность воздуха, температура воды, а также имеются датчики для определения температуры и влажности воздуха, с которыми взаимодействует вода в измерительной емкости, вводится инфракрасный датчик измерения температуры поверхности воды и ветрогенератор воздушного потока с регулятором величины его скорости и направления для перемешивания слоя воздуха у поверхности воды в мерной емкости. 1 ил.Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) Изобретение относится к устройствам для исследования процессов испарения и конденсации атмосферной влаги на водную поверхность, и в частности к установкам для проведения учебных занятий. В современных климатических моделях возникает потребность в достоверных данных относительно влагообмена между воздушной и водной средами. Известно явление нижнеуровневой конденсации атмосферной влаги на водную поверхность и ее зависимости от влажности воздуха, температур водной и воздушной среды, скорости ветра. Особую роль в климатических изменениях связывают с парниковым эффектом, в образовании которого принимают участие содержащиеся в атмосферном воздухе пары воды, количество которых, по разным оценкам, составляет довольно значительную величину - 75-90%. Одной из составляющих количества паров в атмосфере Земли является конденсация на водные поверхности. Учет соотношения интенсивности этого процесса вблизи водной поверхности является актуальной задачей повышения точности современных методов расчета водного баланса гидросферы. Влагообмен между воздушной и водной средами определяет множество явлений, включая гидродинамические и конвективные процессы, характерные для природных водоемов. Метод физического моделирования этих явлений в океане и атмосфере широко используется в геофизике и позволяет проводить их изучение в лабораторных условиях. Этот метод позволяет создавать контролируемые условия в течение всего эксперимента и в ряде случаев выделять в чистом виде различные механизмы, приводящие к возникновению изучаемых явлений. Известна лабораторная установка по термодинамике, патент №2126175, МКИ G09B 23/16, (опубл. 02.10.1999), которая содержит увлажнитель, сосуды для воды, смесители потока, датчики температуры, при этом в качестве нагревателя установлен электронагреватель, корпус выполнен в виде вертикально установленной трубы, в которой смонтированы электронагреватель и увлажнитель, на корпусе со стороны внешней его поверхности нанесена тепловая изоляция, смесители потока установлены за нагревателем и за увлажнителем, а клапан, предназначенный для измерения расхода потока, установлен в выходном сечении корпуса. Известна также лабораторная установка по теплопередаче (патент №2006138755 от 02.11.2006), содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха, у которой вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит две трубы по типу «труба в трубе», внутренняя труба открыта с обеих сторон, содержит электронагреватель, подсоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, и два смесителя потока, внешняя труба открыта сверху и в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд, содержащий воду с тающим льдом и патрубком для слива воды. Недостатками данных установок являются ограниченная сфера применения для исследования тепломассообмена при испарении в поток воздуха и низкая точность измерения температуры поверхности воды, снижающая достоверность получаемых результатов, что ограничивает диапазон решаемых задач. Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка, описанная в работе (Соловьев А.А., Чекарев К.В. Экспериментальные исследования конденсации паров атмосферной влаги на водную поверхность // Физические проблемы экологии. - 2009. - №. 16. - С. 252-262.). Устройство работает следующим образом. В начале эксперимента в термостат заливается водопроводная вода, которая затем разбавляется водой, охлажденной с помощью льда. После этого вода прогоняется через теплообменник мерной кюветы и теплообменник регулятора температуры воздуха с помощью гидронасоса. В термостатирующую емкость наливается вода из термостата таким образом, чтобы она достигала верхнего края теплообменника. Затем мерная кювета помещается на теплообменник, а стойка с датчиками температуры, расположенными на разных уровнях от поверхности воды, устанавливается для измерения температурного градиента над поверхностью воды. После некоторого времени температура вытекающей воды из теплообменника становится равной температуре воды в термостате. Затем в емкость регулятора влажности наливается теплая вода, и включается вентилятор, который прогоняет воздух через теплообменник. После достижения необходимой влажности в вытекающей воде из теплообменника мерная кювета тщательно вытирается и в нее наливается вода из мерной колбы. Далее проводятся эксперименты для разных температур воздуха в камере, чтобы получить характерные профили температуры над водной поверхностью с целью дальнейшего нахождения температуры водной поверхности методом линейной интерполяции. Для повышения точности измерений эксперименты проводятся без стойки с температурными датчиками, и термостатирующая емкость и мерная кювета закрываются сплошной крышкой, предотвращая обмен воздуха с окружающей средой до установления необходимых параметров. После установления заданных параметров воздушной и водной среды проводится измерительный этап эксперимента, фиксируя отсчет времени. В заключительном этапе эксперимента определяется количество сконденсированной на воду мерной кюветы паров воды. Для этого снимается мерная кювета с теплообменника, и сливается вода из термостатирующей емкости в специальный держатель через сифонный слив. Затем вода, сконденсировавшаяся во время экспериментов, переливается в мерную колбу, измеряется ее масса на электронных весах. Эксперимент проводится с целью изучения зависимостей скорости конденсации пара на водной поверхности мерной кюветы от разности плотности пара над ней и в камере, а также от изменений температуры воздуха в камере и температуры жидкости в кювете. Согласно закону Дальтона влагообмен между поверхностью воды и воздухом определяется количеством пара, находящегося в воздухе, и количеством молекул, покидающих поверхность воды. Количество содержащегося пара в воздухе определяется датчиком влажности, а количество молекул, покидающих поверхность воды, определяется температурой поверхности воды. В установке температура поверхности воды находится из распределения температур, которое определяется с помощью датчиков температуры, расположенных на разных уровнях от поверхности воды и измеряющих температуру воздуха после установления стратификации в слое воздуха у поверхности воды. Однако в природных условиях любая стратификация воздуха нарушается ветровыми потоками. Таким образом, недостатком данной установки и всех известных моделирующих установок и устройств является низкая достоверность результатов при моделировании процессов влагообмена между поверхностью воды и воздухом в природных условиях, обусловленная неточным измерением температуры поверхности воды и наличием стратификации воздуха у поверхности воды, что ограничивает диапазон решаемых задач. Задачей изобретения является повышение достоверности результатов лабораторных экспериментов при моделировании процессов влагообмена между поверхностью воды и воздухом в природных условиях. Техническим результатом является повышение достоверности решаемых задач, получаемых при проведении экспериментов. Технический результат достигается тем, что в установку для моделирования процессов влагообмена между воздушной и водной средами, содержащую климатическую камеру с передней стенкой из раздвижных окон, в которой находятся мерная кювета с открытой на атмосферу водной поверхностью, установленная на термостатирующей емкости, регуляторы, с помощью которых задавались и поддерживались температура и влажность воздуха, температура воды, а также имеются датчики для определения температуры и влажности воздуха, с которыми взаимодействует вода в измерительной емкости, вводится инфракрасный датчик измерения температуры поверхности воды и ветрогенератор воздушного потока с регулятором величины его скорости и направления для перемешивания слоя воздуха у поверхности воды в мерной емкости. Формула изобретения Установка для моделирования процессов влагообмена между воздушной и водной средами, содержащая климатическую камеру с передней стенкой из раздвижных окон, в которой находятся мерная кювета с открытой на атмосферу водной поверхностью, установленная на термостатирующей емкости, регуляторы, с помощью которых задавались и поддерживались температура и влажность воздуха, температура воды, а также имеются датчики для определения температуры и влажности воздуха, с которыми взаимодействует вода в измерительной емкости, отличающаяся тем, что в установку вводится инфракрасный датчик измерения температуры поверхности воды и ветрогенератор воздушного потока с регулятором величины его скорости и направления для перемешивания слоя воздуха у поверхности воды в мерной емкости.