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人工影响天气中实际应用的致冷剂有干冰(固态CO2)、液氮、液态CO2和液态丙烷等。
干冰即固态CO2,气态CO2的临界温度31℃,临界压强73atm(标准大气压),三相点温度为-56.6℃,压强为5.28标准大气压,干冰汽化温度-78.5℃、-98℃(考虑气压低通气条件)。因此,在空气中,液态CO2不可能存在。为了制备干冰,先将CO2压缩成液态,储备在高压钢简中,温度20℃时,筒内压强为58标准大气压。当液态CO2自筒内放出时,汽化吸热,温度降至-56.6℃,部分液态CO2可转化为雪团状结晶,原则上可将它们压制成各种尺度的干冰丸,储备于冷藏瓶中备用。
液氮氮气占空气总质量的78.08%,氮气在高压下液化,是制氧过程的副产品,价廉、易制备。液氮密度8.05×1012kg/m3,汽化温度为-195.8℃,汽化潜热9.96× 104 J/kg。汽化后为惰性的纯氮气,无刺激性。在过冷雾中播撤会产生大量冰晶,经冰水转化,消雾效果较好。播撒的液氮在大气中迅速蒸发膨胀,膨胀系数可高达600,对环境没有任何不良影响,因此可称液氮为"绿色催化剂"。
液态丙烷丙烷的凝固温度为-187.1℃,1个大气压下,沸点为-44.5℃,-15℃时的汽化潜热为3.94×105 J/kg,高于干冰,价格最低,可贮于钢筒中,因防火安全未获解决,在高空播撒不适宜。它在0℃附近即可起核化作用,而且在较高的负温下,其成冰核率基本上不衰减。易于分散成很细的雾滴,在施放点30~36 cm范围内可产生大量冰晶,国外研究者通过实验检测和外场测定,液态丙烷的成核率可达1011-1012/g,在较高的负温区比Agl的成冰率还要高。主要应用于机场消雾和地形云人工增加降水的催化作业。
7.1.3吸湿性催化剂
在暖云催化中常用食盐(NaCl)、氯化钙(CaCI2)、硝酸铵(NH4NO3)以及有机化合物尿素(NH4CONH2)等。这些物质具有强吸湿性,可在低于水面饱和条件下吸湿凝结增长。它们来源丰富,价格便宜,其中食盐和氯化钙对金属材料具有腐蚀性,剂量较大时对农作物亦有损害,而硝酸铵、尿素无腐蚀性,还具有一定肥效,可用于催化暖云和暖雾。
在云中直接播撒致冷剂,可产生大量冰晶。致冷剂的催化机制,Vonnegut(1981)明确指出云中播撤干冰的核化作用时,致冷剂造成的局部超低温,形成超过饱和,促使水汽自发均质(也称同质)核化形成冰晶,与过冷云中有无自然冰核或过冷水滴的多少基本无关。汽化潜热计算表明,1 g干冰可使104 cm3的空气体积从-15℃降至-40℃。若云滴浓度为103/cm3,也仅能产生107个冰晶,远低于干冰作为催化剂的成核率。即使在干冰的致冷作用范围内的所有过冷水滴全部自发冻结,以及已存的所有自然冰核均活化成冰,二者加在一起与水汽同质核化成冰的个数相比要少得多。只有对致冷剂的播云催化机制有了正确认识,才能采取和优选科学合理的致冷剂播云技术。致冷剂播云作业时对播撒装置和催化技术要求较多,应充分考虑选择。
必须能承压2.5MPa以上,阀体有三个针阀,一个输入口,一个输出口,一个排气口。。。 要打开钢瓶的单向阀很简单,只要在接入钢瓶输出口的接管里加入一个顶针,把单向阀顶开,便可往钢瓶注入冷媒。我通常用一条...
制冷剂的品种很多,按其正常蒸发温度(t0)及在常温下的饱和蒸汽压力(即冷凝压力,Pk),可分为高温制冷剂、中温制冷剂和低温制冷剂三类。(1)高温制冷剂(低压制冷剂)t0>0℃Pk≤2~3个绝对压力(2...
水制冷剂压缩式制冷机
水制冷剂压缩式制冷机——文章叙述水制冷剂压缩式制冷机的原理及优缺点,以及该制冷机在冷水机组、热泵、制冰及冰蓄冷方面的应用。
降水根据其不同的物理特征可分为液态降水和固态体降水。液态降水有毛毛雨、雨、雷阵雨、冻雨、阵雨等,固态降水有雪、雹、霰等,还有液态固态混合型降水,如雨夹雪等。
降落到地面的液态水称为雨,按其性质可分为:①连续性降水,时间长,尺度中等;②阵性降水,时间短,强度大;③毛毛雨,形如牛毛。
根据其强度可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等,具体通过降水量来区分。
用语 |
12h降水总量/mm |
24h降水总量/mm |
毛毛雨、小雨、阵雨 |
<5.0 |
0.1~9.9 |
中雨 |
5.0~14.9 |
10.0~24.9 |
大雨 |
15.0~29.9 |
25.0~49.9 |
暴雨 |
30.0~69.9 |
50.0~99.9 |
大暴雨 |
70.0~139.9 |
100.0~249.9 |
特大暴雨 |
≥140.0 |
≥250.0 |
小雨:雨点清晰可见,无漂浮现象,下地不四溅,洼地积水很慢,屋上雨声微弱,屋檐只有滴水,12h内降水量小于5mm或24h内降水量小于10mm的降雨过程。
中雨:雨落如线,雨滴不易分辨,落硬地四溅,洼地积水较快,屋顶有沙沙雨声,12h内降水量5~15mm或24h内降水量10~25mm的降雨过程。
大雨:雨降如倾盆,模糊成片,洼地积水极快,屋顶有哗哗雨声,12h内降水量15~30mm或24h内降水量25~50mm的降雨过程。
暴雨:凡24h内降水量超过50mm的降雨过程统称为暴雨。根据暴雨的强度可分为:暴雨、大暴雨、特大暴雨三种。暴雨:12h内降水量30~70mm或24h内降水量50~100mm的降雨过程;大暴雨:12h内降水量70~140mm或24h内降水量100~250mm的降雨过程;特大暴雨:12h内降水量大于140mm或24h内降水量大于250mm的降雨过程。
大气中气流上升的方式不同,导致降水的成因亦不同。按照气流上升的特点,降水可分为三个基本类型。
(1)对流雨。由于近地面气层强烈受热,造成不稳定的对流运动,使气块强烈上升,气温急剧下降,水汽迅速达到过饱和而产生降水,称其为对流雨。对流雨常以暴雨形式出现,并伴随雷电现象,故又称热雷雨。从全球范围来说,赤道地区全年以对流雨为主,我国通常只见于夏季。
(2)地形雨。暖湿气流运动中受到较高的山地阻碍被迫抬升而绝热冷却,当达到凝结高度时,便产生凝结降水,也就是地形雨。地形雨多发生在山地的迎风坡。
(3)锋面雨。当两种物理性质不同的气团相接触时,暖湿气流交界面上升而绝热冷却,达到凝结高度时便产生降水,称其为锋面雨。锋面雨一般具有雨区广、持续时间长的特点。在温带地区,包括我国绝大部分地区,锋面雨占有重要地位。
小雪:12h内降雪量小于1.0mm(折合为融化后的雨水量,下同)或24h内降雪量小于2.5mm的降雪过程。
中雪:12h内降雪量1.0~3.0mm或24h内降雪量2.5~5.0mm或积雪深度达3cm的降雪过程。
大雪:12h内降雪量3.0~6.0mm或24h内降雪量5.0~10.0mm或积雪深度达5cm的降雪过程。
暴雪:12h内降雪量大于6.0mm或24h内降雪量大于10.0mm或积雪深度达8cm的降雪过程。
白色不透明的小冰球,由过冷水在冰晶的各个方向上冻结而成,其直径为2~5mm,落在地上反跳,常出现在降雨之前。
由透明和不透明的冰层相间组成的固态降水。冰雹多为球形,直径几毫米到几十毫米,多从发展旺盛的积雨云中降落。
对某一测点而言,指一定口径承雨面积上的降水深度,亦可指某一面积上的一次降水总量,单位以m3、亿m3计或以降水深度(mm)表示。在研究降雨量时,很少以一场雨为对象,一般常以单位时间表示,年平均降雨量指多年观测所得的各年降雨量的平均值;月平均降雨量指多年观测所得的各月降雨量的平均值;年最大降雨量指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量。
前者是指一场降水自始至终所经历的时间;后者指对应于某一场降水量而言,其时间长短通常是人为划定的(如1,3,24h或1,3,7d等),在此时段内并非意味着连续的降水。用t表示,以min或h计。
简称雨强,指单位时间单位面积上的降雨量,以mm/min,mm/h或mm/d计,用i表示,
式中,q为暴雨强度(L●s-1●hm-2))。
降水量、降水历时和降水强度一般被称为降水三要素。
降水面积即指降水所笼罩的面积,汇水面积是指雨水管渠汇集雨水的面积,用F表示,以公顷(hm2)或平方千米(km2)计。
降水是云中的水分以液态或固态的形式降落到地面的现象,它包括雨、雪、雨夹雪、米雪、霜、冰雹、冰粒和冰针等降水形式。形成降水的条件有三个:①要有充足的水汽;②要使气块能够抬升并冷却凝结;③要有较多的凝结核。当大量的暖湿空气源源不断地输入雨区,如果这里存在使地面空气强烈上升的机制,如暴雨天气系统,使暖湿空气迅速抬升,上升的空气因膨胀做功消耗内能而冷却,当温度低于露点后,水汽凝结成愈来愈大的云滴,云滴凝结增大,合并碰撞增大,相互吸引增大,上升气流不能浮托时,便造成降水。地面暖湿空气→抬升冷却→凝结为大量的云滴→降落成雨。 人工降水就是根据自然降水形成的原理,人为补充某些形成降水的必需条件。促进云滴迅速凝结并与其他云滴碰撞合并而增大形成降水。对于不同的云,需采用不同的催化方法。
我国的降水主要是由东南季风带来的,东南季风为我国带来海洋的水汽,我国东南沿海地区会最先得到东南季风带来的水汽,形成丰富的降水,也就成为了我国年降水量最为丰富的地区。西南季风也为我国带来降水,可影响到我国华南一带;当西南季风发展强盛时,也可深入到长江流域。由于我国的降水主要是由东南季风带来海洋的水汽而形成,受夏季风的影响,降水自东南沿海向西北内陆逐渐减少。我国北方的华北、东北地区相对于西北地区较近海洋,在每年7月下旬至8月上旬会进入全年中降水较多的雨季。而我国北方的西北地区由于深居内陆,距海遥远,成为我国年降水量最少的干旱地区。