способ подвода энергии к биообъекту и аппарат для подвода энергии к биообъекту

Формула изобретения

1. Способ подвода энергии к биообъекту, включающий воздействие на объект направленного потока теплоносителя, в качестве которого используется насыщенный пар воды или ее растворы с экологически чистыми веществами, при этом поток насыщенного пара с температурой от 80 до 135^oС и влажностью 0,01-0,99 подается на объект воздействия под давлением (1,01-5,2)10⁵ Па со скоростью истечения потока 0,1-10 м/с и расходом теплоносителя 0,05-3,0 г/с, а уровень воздействия теплоносителя определяется количеством сконденсировавшегося на объекте пара.

2. Аппарат для подвода энергии к биообъекту, включающий испарительный корпус с тепловой изоляцией, регулировочный кран расхода пара, источник тепла, накопительный бачок теплоносителя, манипулятор подвода пара с гибким теплоизолированным паропроводом с рабочим насадком, при этом накопительный бачок теплоносителя размещен и закреплен внутри испарительного корпуса и снабжен жиклером дозированной подачи теплоносителя из накопительного бачка в испарительный корпус с развитой теплопередающей поверхностью.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что рабочий насадок выполнен сменным.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение может быть использовано в различных областях жизнедеятельности человека, когда дозированный подвод высококонцентрированного потока энергии приводит к желаемому результату.

В частности, в растениеводстве оно может быть использовано при экологически чистом способе борьбы с вредителями и болезнями культивируемых растений и выращиваемых плодов; в медицине или в косметологии для очистки и дезинфекции кожи человека и животных; в быту - для борьбы с паразитами человека без пагубного воздействия на него самого и окружающую среду.

Техническим решением изобретения является создание аппаратуры и разработка методики генерации и подвода к обрабатываемому биообъекту высококонцентрированных потоков энергии с желаемым результатом воздействия - уничтожение или лечение объекта.

Известно, что для борьбы с вредителями и болезнями культивируемых растений используется способ, включающий воздействие на объект направленного потока пара (См. "Борьба с вредными насекомыми в доме, саду, на огороде экологически чистыми средствами". М.: Издательство "Воскресенье", Составитель Худякова Л.Г., 1998 [1]).

Однако известный способ борьбы с болезнями и вредителями растений недостаточно эффективен по своему воздействию на объект, так как энергоносителем является не пар воды, а поступающий по тонкой металлической трубке его конденсат, который имеет и несет на объект значительно меньшее удельное тепло, чем имеет реальный пар какой-то влажности.

В данном случае для борьбы с вредителями и болезнями культивируемых растений и их плодов техническим результатом изобретения является разработка экологически чистого способа борьбы при высокой эффективности уничтожения болезней и вредителей, заключающегося в тепловом воздействии на объект направленного потока теплоносителя, отличительной особенностью которого является то, что в качестве теплоносителя используется насыщенный пар воды или ее растворов с экологически чистыми веществами, а уровень воздействия теплоносителя определяется количеством сконденсировавшегося на объекте пара, при этом поток насыщенного пара с температурой от 80^oC до 135^oC с влажностью 0,01 - 0,99 подается на объект со скоростью 0,1 - 10 м/сек и расходом теплоносителя 0,05 - 3,0 г/сек.

При охлаждении насыщенного пара на поверхности объекта к ней подводится тепло конденсации пара и его тепло как нагретого газа. Первая составляющая - тепло фазового перехода пар-жидкость примерно в двадцать раз больше второй составляющей, когда пар, как всякий газ, нагрет до температуры 100^oC при давлении 1 атм. При конденсации пара на объекте обрабатываемая поверхность нагревается до какой-то температуры, зависящей от теплопроводности и теплоемкости объекта и величины удельного теплового потока.

Незначительная теплопроводность органики способствует возникновению в тонком поверхностном слое биообъектов больших температур. Удельные тепловые потоки, подводимые к поверхности биообъекта за время конденсации на ней пара, значительно больше, чем при ее нагреве таким же количеством жидкости и с такой же исходной температурой, что и температура пара. В соответствии с законами теплопередачи на поверхности объектов при таких удельных тепловых потоках возникает температура, приблизительно равная температуре кипения теплоносителя. При этом биообъекты или погибают, или у них поражаются жизненно важные органы, подавляется их жизнеспособность. В результате длительных натурных испытаний в условиях сельской местности, а также садовых и огородных участков, в жилище человека, на нем самом, было установлено, что с использованием всех отличительных признаков предложенного способа борьбы достигнута высокая эффективность использования энергии теплоносителя, расширилась область применения метода без пагубного воздействия на защищаемый биообъект.

При борьбе с паразитами человека или животных, в частности с тараканами, вшами, блохами, применение предлагаемого способа и аппаратуры позволяет успешно их уничтожать в бытовых условиях без использования каких-либо химикатов или вирусных препаратов. Известна ограниченная возможность воздействия этих препаратов на паразитов человека по времени и по последующим их поколениям.

Физическое, экологически чистое уничтожение паразитов требует прямого на них теплового воздействия, оно не ограничено по времени и по месту применения. Высокие температуры на поверхности паразитов, возникающие при конденсации на них пара, приводят или к гибели самих паразитов, или к поражению у них жизненно важных органов.

При использовании в медицине данного способа и аппаратуры, или в косметологии, при воздействии на кожу человека высококонцентрированные тепловые потоки уничтожают старую омертвевшую кожу в тонком слое без какого-либо болевого воздействия. При этом стерилизуются различные раны на коже, уничтожаются сыпи, микробы, перхоть, очищаются сальные и потовые поры. Растворы витаминов в воде благоприятно воздействуют на кожу, совмещая в одном процессе очищение и подпитку эпидермиса кожи. Уничтожается запах пота человека и животных.

Технологически эти процессы осуществляются с помощью парогенератора с регулируемой его влажностью. Это расширяет возможности аппарата и процессов.

Как известно из термодинамики, энергетическое состояние насыщенного пара определяется давлением, температурой, степенью его влажности или ее обратной величиной - сухостью.

Т.е. при одних и тех же термодинамических параметрах пара различные технологические задачи можно решать, меняя только его влажность.

Так, например, уничтожение паразитов - насекомых можно вести и влажным, и сухим паром в зависимости от места их обитания.

При уничтожении их в электронной аппаратуре целесообразней вести этот процесс паром с низкой влажностью, а в процессе, в котором сочетается уничтожение насекомых в бытовом помещении с распылением репеллентов и/или очисткой стен, обработку выгодней вести влажным паром.

В косметологии также возможно выгодно использовать пар с большей и малой влажностью. При уничтожении на коже сыпи, прыщей и т.п. этот процесс выгодно вести паром с малой влажностью, а при сочетании этого процесса с подпиткой кожи витаминами, питательными веществами - влажным.

Технически задача решается тем, что при фиксированной подводимой мощности к парогенератору в нем устанавливается расход теплоносителя на желаемом уровне, меняя только влажность его пара.

Известен парогенератор (См. патент РФ 2118088, МПК А 01 М 9/00, 1998) [2] , включающий герметичный испарительный корпус с теплоизоляцией, который заполняется водой до какого-то постоянного уровня из накопительного бачка через поплавковый клапан, и в котором кипит вода, манипулятор подвода пара с гибким паропроводом с рабочим насадком.

В отличие от него в предлагаемом парогенераторе, имеющем также герметичный теплоизолированный испарительный корпус 1, накопительную емкость 2 в виде бачка, теплоноситель из которого с заданным расходом постоянно подается в испаритель через тарированный жиклер 3 бачка. Этот жиклер, определяя расход теплоносителя, при постоянной подводимой мощности от источника тепла, выполненного в виде нагревателя 8, позволяет оператору задавать нужную влажность пара.

Накопительная емкость 2 в виде бачка теплоносителя размещена и закреплена внутри испарительного корпуса. Испарительный корпус выполнен с развитой теплопередающей поверхностью в виде винтовых канавок.

Винтовые канавки на внутренней поверхности испарительного корпуса увеличивают теплоотдачу нагреватель-пар в два-три раза, что позволяет увеличить сухость пара в два-три раза в тех же условиях.

Схема парогенератора приведена на чертеже.

Предлагаемый парогенератор также имеет теплоизолированный манипулятор 4 со сменным насадком 5, определяющим форму струи пара.

Теплоизоляция манипулятора и паропровода исключает конденсацию в нем пара при любых термодинамических параметрах парогенератора. Между манипулятором и насадком установлен регулировочный кран 7 подачи насыщенного пара в пределах 0,25-1,25 номинального расхода, определяемого мощностью теплоподвода.

В описании патента [2], в его формуле, а также при сопоставлении с прототипом не обращено внимание на физику воздействия пара на объект, которая в [2] аналогична [1].

В результате длительных натурных испытаний в условиях сельской местности, а также садовых и огородных участков было установлено, что с использованием всех отличительных признаков предложенного парогенератора достигнута высокая эффективность уничтожения болезней и вредителей растений, а также домашних паразитов человека, его пота и стерилизация ран.

ПРИМЕР 1. Потокоактивные участки поверхности кожи человека обрабатывались паром водоспиртового раствора поливитаминов с температурой 80^oC, под давлением 1,110⁵ Па со скоростью течения потока 0,65 м/сек и расходом теплоносителя 1,25 г/сек.

При обработке кожи подмышечных впадин одновременно обрабатывалась одежда, прилегающая к этому участку тела, - рубашки, майки, футболки и т.п. На одежде уничтожался резкий запах пота на 5-6 часов носки ее после обработки, а на коже была подавлена на какое-то время активность потовых желез без вреда для здоровья.

Аналогичный результат был получен при обработке кожи подошв ног, носков, стелек и внутренней поверхности ботинок.

Время обработки участков кожи 5-10 сек при постоянном контроле степени ее нагрева (не до ожогов).

ПРИМЕР 2. На пораженный серой гнилью участок клубники площадью 100 м² проведено воздействие направленного потока насыщенного пара воды с температурой 105^oC и влажностью 0,99 под давлением 1,110⁵ Па со скоростью истечения потока 0,5 м/сек и расходом теплоносителя 1,25 г/сек.

Обрабатывались как кусты, ягоды которых, явно пораженные серой гнилью, так и здоровые кусты, растущие рядом. На зараженных кустах гниль была уничтожена, что позволило другим ягодам этих кустов вырасти здоровыми. На остальных кустах участка не возникали новые очаги заболевания. По итогам года урон урожая клубники составил не более 5%. Отрицательных воздействий на экологию участка клубники и вегетацию кустов не было обнаружено: пчелы продолжали прилетать, цветы клубники не были повреждены.

ПРИМЕР 3. Куст крыжовника, пораженный сферотекой (мучнистой росой), обрабатывался в июне направленным потоком насыщенного пара воды с температурой 110^oC и влажностью 0,47 под давлением 2,610⁵ Па со скоростью истечения потока 3 м/сек и расходом теплоносителя 1,5 г/сек. Обрабатывались как пораженные ягоды, так и молодая поросль веток. Мицелий сферотеки на ягодах и ветках был уничтожен, ягоды продолжали нормально развиваться. Потерь урожая не было, куст нормально развивался и обрастал свежей зеленью.

ПРИМЕР 4. Места обитания тараканов обрабатывались направленным потоком насыщенного пара водного раствора сельдерея с температурой 135^oC и влажностью 0,01 под давлением 5,210⁵ Па со скоростью истечения потока 0,2 м/сек и расходом теплоносителя 0,5 г/сек. Кухня площадью 8,5 кв. метра обрабатывалась в течение 30 минут. Насекомые, попавшие в облако насыщенного пара, были уничтожены. Однако тараканы продолжали появляться на кухне, проникая из соседних квартир. Их уничтожение осуществлялось при последующих периодических обработках насыщенным паром в течение 5-15 минут. При этом никаких вредных воздействий на предметы мебели кухни и продукты обнаружено не было.

Предложенный способ борьбы эффективен, производителен, прост по выбору средств борьбы, экологически чист, позволяет контролировать результат обработки и может применяться на любой стадии вегетации растений биобъектов.