一种模拟云团相遇的装置的制作方法

本实用新型属于人工影响天气技术领域，具体涉及一种模拟云团相遇的装置。

背景技术：

随着全球气候变化日益趋于复杂，人工影响天气工作作为气象防灾减灾和生态保护工作的重要组成部分，是当前和未来一个时期经济和社会发展亟需重点发展的领域。影响人工影响天气工作成效的一个重要原因，是人们对云雾物理微观和动力学变化缺乏全面深入准确认识。设计研制能够模拟真实云雾大气环境的大科学云雾试验装置，既是人工影响天气科学研究平台支撑的需要，也是一个解决较大型复杂可控综合环境模拟系统诸多技术难题的创新过程。

目前，大型的云雾实验室相继建立，通过控制其封闭内腔的压力、温度和湿度等条件来模拟各种天气环境。在实验室主体内生成常见的雾或云等气象现象，为雾或云的成因及状态等提供实验研究条件。自然界中，不同云团相互摩擦碰撞的结果会使云团带上异种电荷，带有异种电荷的云团相遇会发生电中和，而产生雷电。雷电成为一种危害性极大的自然灾害的直接因素，对航天、航空、通讯、电力、建筑等关系国防和国民经济的多个部门有着重大的影响，对人类的生产生活构成严重危害。因此迫切需要一种模拟云团相遇的装置与方法，从而切实的观察云团碰撞时的云雾微粒变化，具有潜在的科研价值。而现有的云雾模拟技术无法模拟不同云团互相摩擦碰撞的情况，具有局限性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种模拟云团相遇的装置，以解决现有技术中，现有的云雾模拟技术无法模拟不同云团互相摩擦碰撞的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟云团相遇的装置，包括通过联通阀门相互连通的两个云室，所述两个云室结构相同；所述云室的室壁为夹套结构，所述夹套结构为载冷剂循环空间，温度系统分别与两个云室的载冷剂循环空间连通，用于控制所述云室内的温度；压力系统分别与两个云室连接，用于控制所述云室内的压力；湿度系统分别连接两个云室，用于加湿和造雾；

所述云室内还安装有检测设备，所述检测设备为，安装在所述云室内的温湿度传感器、压力传感器和气象要素检测设备。

进一步优选的，所述两个云室分别为上云室及通过联通阀门连接在上云室下方的下云室；所述上云室与下云室的形状均为圆柱形或球形；

所述上云室的底部开口并装有法兰，下云室的顶部开口并装有法兰，所述上云室的底部开口和下云室的顶部开口与联通阀门的孔径大小相同；所述联通阀门为不锈钢全球阀，联通阀门的两端与上云室及下云室的连接处分别设有法兰，所述联通阀门的法兰与上云室底部的法兰及下云室顶部的法兰之间分别连接有软接头；所述联通阀门的内部及所述软接头的内部与空气接触的部位均采用抛光处理；所述上云室的底部开口与上云室直径的比值及所述下云室的顶部开口与下云室直径的比值均大于1:6。

进一步优选的，所述载冷剂循环空间上部设有载冷剂出口，下部设有载冷剂入口；所述温度系统通过管路分别连接所述载冷剂入口及载冷剂出口。

进一步优选的，所述温度系统包括热源和冷源，三通比例调节阀通过管路一端连接云室载冷剂入口，另一端分别连接冷源和热源。

进一步优选的，所述压力系统包括抽真空机组，所述抽真空机组通过管路分别与两个云室独立连接，所述管路上设有多个泄压阀门。

进一步优选的，所述湿度系统包括加湿造雾设备，及与加湿造雾设备连接的纯水机组；所述加湿造雾设备包括，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合和高压微雾加湿器，所述超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合和高压微雾加湿器分别与所述两个云室连接。

进一步优选的，还包括后台控制系统，所述后台控制系统通过plc控制，分别与联通阀门、温度系统、压力系统、湿度系统和检测系统通信连接，用于控制各系统的启停与调节。

进一步优选的，所述云室下部安装有破空阀组。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的模拟云团相遇的装置，通过温度系统、压力系统和湿度系统，分别控制上下云室的温湿度及压力，使得上下云室分别形成两种不同的云团；控制范围广模拟种类多，可再现不同海拔的多种形态云团；

2、本实用新型提供的模拟云团相遇的装置，通过在上下云室之间的连接处设置联通阀门，通过开启联通阀门，快速开启实现云团碰撞，成功模拟不同云团互相摩擦碰撞的情况，非常直观；

3、本实用新型提供的模拟云团相遇的装置，成云方式多样化，既可以使用造雾设备直接向上下云室内喷雾成云，也可以上下云室独立膨胀成云；

4、本实用新型提供的模拟云团相遇的装置，结构科学合理，本实用新型提供的模拟云团相遇的方法简单实用，为云微物理研究提供了平台。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型模拟云团相遇的装置结构示意图；

其中：1-上云室，2-下云室，3-载冷剂循环空间，4-联通阀门，5-温度系统，6-压力系统，7-湿度系统，8-载冷剂入口，9-载冷剂出口，10-设备连接孔，11-泄压阀门，12-温湿度传感器，13-压力传感器，14-气象要素检测设备，15-三通比例调节阀，16-破空阀组。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

如图1所示，一种模拟云团相遇的装置，包括通过联通阀门4相互连通的两个云室，所述两个云室结构相同；所述云室的室壁为夹套结构保证温度均匀性，夹套外部有保温层；所述夹套结构为载冷剂循环空间3，温度系统5分别与两个云室的载冷剂循环空间3连通，用于控制所述云室内的温度；压力系统6分别与两个云室连接，用于控制所述云室内的压力；湿度系统7分别连接两个云室，用于加湿和造雾；所述云室内还安装有检测设备，所述检测设备为，安装在所述云室内的温湿度传感器12、压力传感器13和气象要素检测设备14。所述云室壁面开设有多个设备连接孔10，用于连接温度系统5、压力系统6、湿度系统7及安装检测系统。所述联通阀门4采用不锈钢全球阀结构，联通阀门的两端与上云室1及下云室2的连接处分别设有法兰，所述联通阀门4的法兰与上云室1底部的法兰及下云室2顶部的法兰之间分别连接有软接头，双向密封，所述联通阀门的内部及所述软接头的内部与空气接触的部位均采用抛光处理，对气流影响性小，阀门开启后不存在凸起和凹陷影响气流通过。

进一步优选的，所述两个云室分别为上云室1及连接在上云室1下方的下云室2；所述上云室1与下云室2的形状为圆柱形或球形；所述上云室1底部开口，下云室2顶部开口，所述上云室1的底部开口和下云室2的顶部开口与联通阀门4的孔径大小相同；所述上云室1的底部开口与上云室1直径的比值大于1:6，所述下云室2的顶部开口与下云室2直径的比值大于1:6。

进一步优选的，所述载冷剂循环空间3上部设有载冷剂出口9，下部设有载冷剂入口8，载冷剂入口8与载冷剂出口9在云室同侧；所述温度系统5通过管路分别连接所述载冷剂入口8及载冷剂出口9，通过载冷剂在载冷剂循环空间3内循环的方式控制上下云室的温度，液体和钢板直接接触传热效率高。

进一步优选的，所述温度系统5满足云室多种温度控制，可模拟不同海拔温度；温度系统5包括热源和冷源，三通比例调节阀通过管路一端连接云室载冷剂入口8，另一端连接冷源和热源。制冷机组连接冷冻水箱为温度系统提供冷源，采用管道加热器作为升温热源，管道加热器用于加热纯水并存储在热水箱内，热水和载冷剂各自通过循环泵在板换内换热，升温后的载冷剂储存于高温载冷剂水箱。三通比例调节阀15调节冷热载冷剂比例和流量，混合后通过管路送入上下夹套内循环，实现上下云室不等温。

进一步优选的，所述压力系统6满足云室多种压力控制，模拟不同海拔环境，包括抽真空机组，所述抽真空机组通过管路分别与两个云室独立连接，在上下云室内提供模拟不同海拔的压力环境。所述管路上设有泄压阀门11。上下云室可向抽空机组间独立泄压或同时泄压，用于模拟膨胀成云。

进一步优选的，所述湿度系统7包括加湿造雾设备，及与加湿造雾设备连接的纯水机组；所述加湿造雾设备包括，超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合和高压微雾加湿器，可产生多种不同直径的雾滴颗粒，模拟不同云雾种类；所述超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合和高压微雾加湿器分别通过不同的设备连接孔10与所述两个云室连接；所述纯水机组为加湿造雾设备提供纯水。

进一步优选的，还包括后台控制系统，所述后台控制系统通过plc控制，分别与联通阀门4、温度系统5、压力系统6、湿度系统7和检测系统通信连接，用于控制各系统的启停与调节。

进一步优选的，所述云室下部安装有破空阀组16。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，请参考图1本实用新型所提供的模拟云团相遇的装置结构示意图。

实施例1

本实用新型提供一种模拟云团相遇的装置，包括上云室1，下云室2，联通阀门4，压力系统6，温度系统5，湿度系统7、控制系统和检测系统。

本实施例，上云室1的形状为圆柱形；上云室1的壁面设置夹套，夹套外部有保温层，夹套为载冷剂循环空间3；载冷剂入口8位于上云室1的底部，载冷剂出口9位于上云室1的上部，载冷剂入口8与载冷剂出口9在上云室1同侧；上云室1的壁面开设有设备连接孔10；下云室2与上云室1的结构功能完全相同。所述上云室1的底部开口并装有法兰，下云室2的顶部开口并装有法兰，所述上云室1的底部开口和下云室2的顶部开口与联通阀门4的孔径大小相同；所述联通阀门4为不锈钢全球阀，联通阀门4的两端与上云室1及下云室2的连接处分别设有法兰，所述联通阀门4的法兰与上云室1底部的法兰及下云室2顶部的法兰之间分别连接有软接头；所述联通阀门4的内部及所述软接头的内部与空气接触的部位均采用抛光处理；所述上云室1的底部开口与上云室1直径的比值及所述下云室2的顶部开口与下云室2直径的比值均为1:4.75。

温度系统5包括冷源、热源、三通比例调节阀15和管路。三通比例调节阀15通过管路一端连接载冷剂入口8，另一端连接冷源和热源，通过调节进入上下夹套内的冷热载冷剂比例，使得上下云室保持温度不一致。湿度系统7包括纯水机组和加湿造雾设备，加湿造雾设备包括超声波加湿器，蒸汽加湿器，汽水混合和高压微雾加湿器，可产生多种不同直径的雾滴颗粒，模拟不同云雾种类。纯水机组为加湿造雾设备提供纯水，造雾设备可分别与上下云室壁面的所述设备连接孔10连接。压力系统6包括抽空机组，抽空机组通过管路与上、下云室独立连通，管路上设置多个泄压阀门11。上、下云室还可单独向抽空机组泄压膨胀成云，模拟不同海拔云雾环境；控制系统与联通阀4、温度系统5、湿度系统7、压力系统6和检测系统通信连接，通过plc控制，用于控制各系统的启停与调节；检测系统包括上下云室内部安装的多个温湿度传感器12、压力传感器13、气象要素检测设备14。

利用本实用新型进行模拟云团相遇的方法，具体如下：

1、打开压力系统6的抽空机组分别对上云室1和下云室2抽压，待上云室1内压力达到76kpa，下云室2内压力达到84kpa。此时上云室模拟海拔2200米高空，下云室模拟海拔1500米高空。

2、打开温度系统5，通过三通比例调节阀15分别调节进入上云室1和下云室2的夹套内的冷热载冷剂比例，使上云室1内的温度达到-2℃且稳定，下云室2内的温度达到6℃且稳定。

3、打开超声波加湿器持续造雾，待上、下云室内形成稳定的云团，气象要素观测设备14运行获取云雾参数；

5、快速打开联通阀门4，观察上、下云室云团相遇碰撞；

6、实验结束后，打开破空阀组16，使上、下云室恢复常压，打开云室内风扇排雾。

本实用新型提供的另一种模拟云团相遇的方法，具体如下：

1、打开温度系统5，通过三通比例调节阀15分别调节进入上、下云室夹套内的冷热载冷剂比例，使上、下云室温度达到指定温度且稳定；

2、打开超声波加湿器，分别对上、下云室加湿，使得上、下云室湿度达到指定湿度；

3、打开压力系统6的抽空机组，同时对上、下云室泄压至不同压力模拟不同海拔，通过控制泄压阀门11的开启数量与程度来控制泄压速率，使上、下云室内膨胀成云，打开气象要素检测设备14观测云雾形态；

4、快速打开联通阀门4，观察上、下云室的云团相遇碰撞；

5、实验结束后，打开破空阀组16使云室恢复常压，打开云室内风扇排雾。

本实用新型提供的模拟云团相遇的装置通过分别控制上下云室的温湿度及压力，使得上下云室分别形成两种不同的云团，控制范围广模拟种类多，可再现不同海拔的多种形态云团；成云方式多样化，既可以使用造雾设备直接向上下云室内喷雾成云，也可以上下云室独立膨胀成云；本实用新型模拟云团相遇的装置，结构科学合理，模拟云团相遇的方法简单实用，为云微物理研究提供了平台。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。