Читать «Юный техник, 2003 № 07» онлайн - страница 31

Любопытно, что тогда же и во Франции находили старинные устройства, башни для собирания росы. Их попытались восстановить (рис. 2), но воды они уже почти не давали…

Рис. 2

Вскоре началась Первая мировая война, затем — революция, и стало не до воды. Археолог умер, и сведений о его работе почти не сохранилось.

Так что нам с вами работу придется начинать с нуля.

Разберемся сначала, что такое роса. В воздухе всегда есть какое-то количество паров воды. При температуре 20 °C, например, кубометр воздуха может содержать до 15 г воды, а при 30° — 29 г. При охлаждении воздуха эта влага конденсируется и выпадает в виде капель. Мы видим их на остывших за ночь камнях, траве и цветах.

При полной конденсации всех водяных паров, содержащихся в атмосфере, на поверхность земли выпадало бы 120 л воды на квадратный метр — как при тропическом ливне!

Почему древние использовали для получения воды именно щебенку? Это был самый удобный подручный материал. Сложенный в горку, щебень «дышал» — успевал за ночь остыть, а днем хорошо продувался влажным воздухом, и потому на каждом его камешке конденсировалась влага.

Но не все так просто. Если пирамида сложена из камней с неровной поверхностью, при прохождении потока воздуха в каналах между камнями возникают вихри (см. рис. 3).

Рис. 3

Они усиливают передачу тепла от воздуха к камням и обратно. Однако при этом сильно возрастает сопротивление. Оно уменьшает объем воздуха, проходящего через пирамиду, и уменьшает количество получаемой росы.

Если мы сложим пирамиду из гладких камней, воздух пройдет через щель между ними без завихрений (рис. 4.).

Рис. 4

Сопротивление потоку будет мало, но мала окажется и передача тепла, поскольку у поверхности канала образуется тонкий пограничный слой, в нем скорость воздуха у поверхности камня близка к нулю.

Воздух перемешиваться не будет, и передача тепла в поперечном направлении происходит только за счет теплопроводности воздуха, а она очень мала: пограничный слой, словно ватное одеяло, закрывает поверхность камня и не дает ему обмениваться теплом с основной массой воздуха.

Как же разрушить пограничный слой и при этом не уменьшить объем проходящего через канал воздуха? Вот один из способов.

Щебень заменяем плитками из цемента или обожженной глины. На их поверхности (рис. 5) нужно сделать несколько прямоугольных выступов. Важно, чтобы расстояние между ними было раз в 12 больше высоты.

Рис. 5

Набегая на выступ, поток опрокидывает пограничный слой, заменяя его свежей порцией воздуха. В канале такой формы передача тепла увеличивается в три-четыре раза, а сопротивление остается таким же, как и в гладком канале.

Напомним, что конденсация, образование росы, происходит за счет охлаждения воздуха, отдачи им своего избыточного тепла стенке канала. Но после начала конденсации возникают новые затруднения в передаче тепла. На поверхности канала появляется влага, которая является теплоизолятором. Подобная ситуация возникает, например, в конденсаторах паровых турбин. Для борьбы с пленкой воды, покрывающей внутреннюю поверхность трубы конденсатора, в ней делают поперечные желобки. Сделаем их и мы в наших искусственных камнях для пирамиды, добывающей воду из воздуха (рис. 6).