專利名稱：一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及載人航天受控生態(tài)生保技術(shù)研究領(lǐng)域，特別涉及一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置。
背景技術(shù)：
空間環(huán)境下高等植物的長(zhǎng)期栽培對(duì)于人類了解植物在空間的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、利用空間特殊條件進(jìn)行植物誘變育種、建立受控生態(tài)生保系統(tǒng)具有重要作用。在空間植物培養(yǎng)過(guò)程中，植物所處的密閉環(huán)境中由于植物蒸騰和水分蒸發(fā)，會(huì)產(chǎn)生大量的水氣混合物，這些混合物在一定程度上會(huì)增加環(huán)境濕度，并且在空間微重力條件下，氣液相不會(huì)自然分開(kāi)，因此，如何在空間微重力條件下實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境中的氣液分離和水分回收，是空間植物栽培需解決的關(guān)鍵技術(shù)，也是植物空間環(huán)境下植物正常生長(zhǎng)的保障。在地面環(huán)境中，氣液混合物依賴于重力作用可以實(shí)現(xiàn)分離；空間微重力環(huán)境下，氣液分離可依賴運(yùn)動(dòng)部件，利用運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生對(duì)流體的力場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)氣液分離，如離心力；在空間環(huán)境條件下，這些部件存在著分離負(fù)荷相對(duì)較小、體積大、功耗大等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種在空間微重力條件下，植物栽培室中的氣液分離裝置，以達(dá)到小型密閉環(huán)境中濕度控制和水分回收的目的。本實(shí)用新型裝置包括冷凝水腔、半導(dǎo)體制冷片、散熱板、散熱風(fēng)扇、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水箱、進(jìn)水管、出水管，所述冷凝水腔為封閉腔體，一面為多孔板、其余面為不銹鋼板；所述半導(dǎo)體制冷片冷端連接在與所述多孔板相對(duì)的不銹鋼板上；所述半導(dǎo)體制冷片熱端與所述散熱板相連；所述散熱板連有所述散熱風(fēng)扇；所述冷凝水腔的進(jìn)水口通過(guò)所述進(jìn)水管與所述儲(chǔ)水箱相連；所述冷凝水腔的所述出水口通過(guò)和出水管與所述蠕動(dòng)泵、所述儲(chǔ)水箱相連；所述冷凝水腔、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水箱、進(jìn)水管和出水管組成水循環(huán)回路。所述水循環(huán)回路通過(guò)蠕動(dòng)泵抽吸形成水流。所述多孔板的材質(zhì)為不銹鋼。所述多孔板厚度為Imm,上面布滿微孔,微孔的平均孔徑為5 μ m。所述半導(dǎo)體制冷片為2 4片，每片由N型半導(dǎo)體元件和P型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)而成，通電時(shí)，電流由N型半導(dǎo)體元件流向P型半導(dǎo)體元件的接頭吸收熱量，成為冷端；由P型半導(dǎo)體元件流向N型元件的接頭P型半導(dǎo)體元件，成為熱端。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型基于親水性多孔板的毛細(xì)作用原理進(jìn)行氣液分離，該方法的完成不依賴于重力，可在空間微重力條件下，實(shí)現(xiàn)液態(tài)水的分離和回收。本實(shí)用新型體積小、能耗低，不僅可應(yīng)用于空間小型密閉環(huán)境的氣液分離，在地面環(huán)境中同樣適用。


圖1 一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置工作原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，用于空間小型密閉栽培環(huán)境中的濕度控制和水分回收，主要包括冷凝水腔1、半導(dǎo)體制冷片2、散熱板3、散熱風(fēng)扇4、蠕動(dòng)泵5、儲(chǔ)水箱6、進(jìn)水管7和出水管8 ;冷凝水腔I為封閉腔體，一面為多孔板9、其余面為不銹鋼板；半導(dǎo)體制冷片2冷端連接在與多孔板9相對(duì)的不銹鋼板上；半導(dǎo)體制冷片2熱端與散熱板3相連；散熱板3連有散熱風(fēng)扇4 ;冷凝水腔I的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管7與儲(chǔ)水箱6相連；冷凝水腔I的出水口通過(guò)出水管8與蠕動(dòng)泵5、儲(chǔ)水箱6相連；冷凝水腔1、蠕動(dòng)泵5、儲(chǔ)水箱6、進(jìn)水管7和出水管8組成水循環(huán)回路。為了驗(yàn)證空間微重力環(huán)境下該裝置的適用性，將多孔板9與冷凝水腔I形成的封閉腔體分別水平、垂直放置進(jìn)行驗(yàn)證。該裝置啟動(dòng)時(shí)，利用蠕動(dòng)泵5從儲(chǔ)水箱6中緩緩抽水，至冷凝水腔I中充滿水，且進(jìn)水管7和出水管8中無(wú)氣泡，此時(shí)，冷凝水腔I中進(jìn)、出水量相等，多孔板9表面形成鋪展的水膜，且水膜兩側(cè)的氣液介質(zhì)建立了動(dòng)態(tài)平衡。隨著植物的蒸騰作用和水分蒸發(fā)，植物栽培環(huán)境中的濕度會(huì)緩慢增加，當(dāng)環(huán)境中的濕度高于設(shè)定值時(shí)，半導(dǎo)體制冷片2被啟動(dòng)，冷凝水腔I以及多孔板9表面溫度在冷端作用下溫度降低，當(dāng)該溫度低于環(huán)境中的露點(diǎn)溫度時(shí)，環(huán)境中水氣混合物中的水分會(huì)凝結(jié)在多孔板9表面，凝結(jié)的液體經(jīng)毛細(xì)孔進(jìn)入冷凝水腔1，隨著蠕動(dòng)泵5作用經(jīng)出水管8進(jìn)入儲(chǔ)水箱6，實(shí)現(xiàn)了栽培環(huán)境中的氣液分離和水分回收。為保證整個(gè)氣液分離和水分回收過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，必須嚴(yán)格控制蠕動(dòng)泵5的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速過(guò)高則會(huì)將多孔板9中的鋪展水膜兩側(cè)平衡打破，氣體由毛細(xì)孔進(jìn)入冷凝水腔1，氣液分離過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，該裝置使用過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確控制蠕動(dòng)泵5的轉(zhuǎn)速，提前建立多孔板兩側(cè)的氣液平衡，以便于該裝置的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，包括冷凝水腔(1)、半導(dǎo)體制冷片(2)、散熱板(3)、散熱風(fēng)扇(4)、蠕動(dòng)泵(5)、儲(chǔ)水箱(6)、進(jìn)水管(7)和出水管(8)，其特征在于所述冷凝水腔(1)為封閉腔體，一面為多孔板(9)，其余面為不銹鋼板；所述半導(dǎo)體制冷片(2) 冷端連接在與所述多孔板(9)相對(duì)的不銹鋼板上；所述半導(dǎo)體制冷片(2)熱端與所述散熱板(3)相連；所述散熱板(3)連有所述散熱風(fēng)扇(4);所述冷凝水腔(1)的進(jìn)水口通過(guò)所述進(jìn)水管(7 )與所述儲(chǔ)水箱(6 )相連；所述冷凝水腔(1)的出水口通過(guò)所述出水管(8 )與所述蠕動(dòng)泵(5 )、所述儲(chǔ)水箱(6 )相連；所述冷凝水腔(1)、蠕動(dòng)泵(5 )、儲(chǔ)水箱(6 )、進(jìn)水管(7 )和出水管(8)組成水循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，其特征在于所述水循環(huán)回路通過(guò)蠕動(dòng)泵(5)抽吸形成水流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，其特征在于所述多孔板(9)為不銹鋼多孔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，其特征在于所述多孔板(9)厚度為1mm ;板上布滿微孔,微孔孔徑為5μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體制冷片(2)為2-4片，每片由N型半導(dǎo)體元件和P型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于空間植物培養(yǎng)的氣液分離裝置，它包括冷凝水腔、半導(dǎo)體制冷片、散熱板、散熱風(fēng)扇、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水箱、進(jìn)水管和出水管；冷凝水腔為封閉腔體，一面為多孔板，其余面為不銹鋼板；半導(dǎo)體制冷片冷端連接在與所述多孔板相對(duì)的不銹鋼板上；半導(dǎo)體制冷片熱端與散熱板相連；散熱板連有散熱風(fēng)扇；冷凝水腔的進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管與儲(chǔ)水箱相連；冷凝水腔的出水口通過(guò)出水管與蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水箱相連，冷凝水腔、蠕動(dòng)泵、儲(chǔ)水箱、進(jìn)水管和出水管組成水循環(huán)回路。在空間植物培養(yǎng)過(guò)程中，使用本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)小型密閉環(huán)境中的濕度控制和水分回收。
文檔編號(hào)B01D49/00GK202876589SQ20122051313
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者袁俊霞, 趙仁濱, 張文德, 李飛 申請(qǐng)人:北京天辰空間生物醫(yī)藥研發(fā)有限公司