РД 52.11.640-2002 Методические указания. Применение метода искусственного рассеяния переохлажденных туманов на автодорогах
3.2 Сущность азотного метода
3.2.1 Азотный метод основан на создании в локальных объемах подлежащего искусственному рассеянию переохлажденного тумана особых зон охлажденного воздуха. В этих зонах искусственно создаются необходимые условия для протекания сублимационных процессов преобразования газообразной и жидкокапельной фаз реального тумана в ледяную фазу, при которых осуществляется кристаллизация тумана с формированием твердых осадков (снежинок, крупы) и их выпадением на подстилающую поверхность (в том числе и на автодорогу).
3.2.2 Для создания локальных особых зон охлаждения воздушной среды тумана в методе используется жидкий азот, который диспергируется в эту среду с помощью АГ. Эти генераторы создаются на базе выпускаемых промышленностью стандартных емкостей для хранения жидкого азота, которые дополняются специальными насадками, обеспечивающими дозированное диспергирование (распыление) жидкого и парообразного азота из емкости (термостата) в окружающий туман.
3.2.3 В первых работах ЦАО по рассеянию переохлажденных туманов на автодорогах положительно зарекомендовали себя малолитражные генераторы мелкодисперсных частиц льда наземные (ГМЧЛ-Н) емкостью 40 или 175 л типа ГМЧЛ-Н-40-С (стационарный) и ГМЧЛ-Н-40-М (мобильный), а также крупнолитражные типа ГМЧЛ-Н-175-С и ГМЧЛ-Н-175-М. В настоящее время работы по совершенствованию конструкций АГ продолжаются.
3.2.4 На рисунке 1 представлена функциональная схема устройства АГ типа ГМЧЛ-Н [4, 5].
- частички парообразного азота, воды; б - капельки переохлажденного тумана;
в - ледяные кристаллики
А - термостат; Б - насадка; 1 - жидкий азот; 2 - верхняя часть термостата; 3 - воздушный факел; 4 - радиатор;
5 - трубопровод; 6 - жиклер; 7 - клапан; 8 - струя жидкого и парообразного азота; 9 - распылитель; 10 - туман
Рисунок 1 - Функциональная схема устройства АГ типа ГМЧЛ-Н и принцип его действия
3.2.4.1 АГ состоит из двух частей: термостата А и насадки Б, включающей детали 4-7. Термостат служит для хранения жидкого азота 1 при температуре минус 190 °С, а насадка - для формирования на выходе распылителя 9 низкотемпературной воздушной области 3 с необходимой геометрической конфигурацией в переохлажденном тумане 10.
3.2.4.2 AГ функционирует следующим образом. С помощью радиатора 4 в верхней части термостата 2 создается избыточное давление паров азота по сравнению с нормальным давлением наружного воздуха в тумане 10. Благодаря возникающей при этом на торцах жиклера 6 и распылителя (форсунки) 9 трубопровода разности давлений в самом трубопроводе 5 создается струя 8 из смеси жидкого и парообразного азота, которая при открытом клапане 7 будет выходить через распылитель 9 непосредственно в зону переохлажденного тумана 10, создавая в ней локальную низкотемпературную область (факел) 3. Требуемая геометрическая конфигурация этой области формируется специальной конструкцией распылителя 9. Выходя на большой скорости из распылителя 9, переохлажденная струя азота 8 создает в переохлажденном факеле 3 разрежение, благодаря которому происходит подсос в эту зону наружного воздуха с туманом 10 и осуществляется перемешивание азота с воздухом (показано стрелками). По мере удаления от распылителя 9 скорость движения струи сжатого азота 8 в факеле 3 уменьшается, объем перемешивающихся газов увеличивается, а сам факел 3 расширяется.
3.2.4.3 Динамический процесс формирования геометрической конфигурации факела 3 (на выходе форсунки 9) и ее последующей эволюции при взаимодействии азотной струи с переохлажденным туманом 10 и ее перемешивании с ним приводит к образованию внутри факела своеобразных температурных слоев перемешивания, выделенных на рисунке 1 внутри контура факела 3 соответствующими пунктирными изолиниями температуры.
3.2.5 На рисунке 2 показаны этапы эволюции структуры переохлажденного тумана при его последовательном взаимодействии с разными участками непрерывно создаваемого АГ факела переохлажденного воздуха.
- частички парообразного азота, воды; б - капельки переохлажденного тумана; в - ледяные кристаллики
Рисунок 2 - Этапы (1-5) эволюции структуры переохлажденного тумана при его последовательном
взаимодействии с разными участками факела переохлажденного воздуха, непрерывно создаваемого АГ