CN105486486A - 雷纳德效应竖向跌水部分试验装置 - Google Patents

雷纳德效应竖向跌水部分试验装置 Download PDF

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张冬有
单晟烨
王继富
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Abstract

本发明公开了一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，喷淋装置上设有挂钩，挂钩与铁丝框架的矩形体上端连接，矩形体的外层用塑料膜包裹，塑料膜外的一侧设有进气口测量盒，相对的另一侧设有出气口测量盒，进气口测量盒与出气口测量盒均通过柱状端口与塑料膜内部连通，进气口测量盒内设置微型电风扇，出气口测量盒内设置空气负离子检测器；底层结构的底端设有水槽，底层结构的顶端设有冲击板，冲击板与水槽之间设有水槽边缘玻璃板，水槽边缘玻璃板上放置海绵垫，冲击板下方设置支撑结构，水槽底端设置抽水泵。本发明在一种相对密闭的空间，测定不同类型跌水对不同冲击面造成雷纳德效应产生的空气负离子浓度，获得更精准的研究数据。

Description

雷纳德效应竖向跌水部分试验装置
技术领域
本发明属于空气负离子技术领域，涉及一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置。
背景技术
空气负离子是由空气中含氧负离子与若干个水分子结合而成的原子团，被统称负氧离子。空气负离子具有广泛的生理生化效应和功能，与人类生活密切相关，被誉为“空气维生素和生长素”。不仅具有降尘抑菌、改善空气质量的作用，而且空气负离子能起到镇静、催眠、镇咳、止痒增进食欲、快速恢复疲劳和降低血压等作用。当今研究空气负离子浓度的报告越来越多，大多研究都是在不同的区域采样，通过函数运算分析得出结论。
负离子产生机理，
1.地球磁场切割与震荡或大气上层由宇宙射线和太阳辐射激发电离产生；
2.大气中闪电，近地面植被和人造产物的尖端产生的放电作用产生；
3.植物光合作用形成的光电效应产生；
4.降雨、瀑布和水环境的波浪运动中水分子高速运动发生碰撞破裂造成雷纳德效应(Lenard效应)产生，雷纳德效应又称喷筒电效应；
5.土壤与地壳中含有的放射性物质的衰变，裂解等作用产生；
6.气溶胶在风的作用下相互摩擦带电的Rudge效应产生；
7.金属盐类在灼烧作用下的化学反应产生等等。
无论是哪种机理，都是一个化学反应的过程，即在空气和其它特定环境中存在能发射负离子条件的地方就会使大气中(02、N2、C02、S02、H20)的电子释放出来。并且植被、降雨等因素在产生空气负离子的同时，对空气起到直接净化作用，因而降雨后、瀑布旁、茂密植被中等处的空气让人感到格外新鲜。在1cm3的大气中一般包含2.75×1019个分子，其中空气负离子的数量在不同区域地点都不尽相同。喧嚣的城市城居内空气负离子浓度只有不到0～400个/cm3,室外仅为300～600个/cm3,而城市生态公园、城郊旅游风景区可达1000个/cm3以上,瀑布的局部区域可高达2万个/cm3。
目前关于空气负离子的研究都是在室外环境进行直接测量，将收集的数据通过运算得出实验结论，然而外界环境中影响空气负离子浓度的因素诸多，如植被光合作用及其冠层枝叶的尖端放电所产生的空气负离子、风对周边环境中空气负离子迁移的作用、人类活动等因素在室外很难控制，对所收集数据的精准度造成影响。
国内外对空气负离子的研究多以森林环境为主，或对城市绿化及城市公园等进行研究。深层研究主要为植物的光合作用与尖端放电的模拟实验或跟以空气负离子为主要参数对空气清洁程度、空气质量、环境质量等进行评价。对水体环境空气负离子的研究由于受到植被、气象、人类活动等干扰，无法有效直观的获取水体雷纳德效应的作用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，采用一种相对密闭的空间，模拟不同类型跌水，即瀑布、降雨，对不同材质不同厚度的冲击面造成雷纳德效应，测量产生的空气负离子浓度。
本发明所采用的技术方案是，雷纳德效应竖向跌水部分试验装置的顶层设置喷淋装置，喷淋装置上设有挂钩，挂钩与铁丝框架的矩形体上端连接，矩形体的外层用塑料膜包裹，塑料膜外的一侧设有进气口测量盒，相对的另一侧设有出气口测量盒，进气口测量盒与出气口测量盒处于同一水平位置，进气口测量盒与出气口测量盒均通过柱状端口与塑料膜内部连通，柱状端口处通过石蜡密封，进气口测量盒内设置微型电风扇，出气口测量盒内设置空气负离子检测器；铁丝框架的矩形体下端与底层结构密封连接，底层结构的底端设有水槽，底层结构的顶端设有冲击板，冲击板与水槽之间设有水槽边缘玻璃板，水槽边缘玻璃板上放置海绵垫，冲击板下方设置起支撑作用的冲击板支撑立柱，水槽的侧面设置水槽侧立玻璃板，水槽侧立玻璃板与冲击板支撑立柱同高，实验装置最底端设置抽水泵，抽水泵通过水管与喷淋装置连接。
一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，其特征还在于，进一步的，喷淋装置的喷头为正方形网眼或圆环龙头的任意一种。
进一步的，喷淋装置的材质为镀锌铁。
进一步的，进气口测量盒与出气口测量盒的柱状端口为斜切口，斜切口的尖端朝上。
本发明的有益效果是在密闭环境中模拟不同类型跌水，对不同材质不同厚度的冲击面造成雷纳德效应，在不同垂直高度测量产生的空气负离子浓度，避免了植被、气象、人类活动等对测量的干扰，获取更精准的雷纳德效应竖向跌水作用效果的研究数据。
附图说明
图1是雷纳德效应竖向跌水部分试验装置结构的主视图。
图2是雷纳德效应竖向跌水部分试验装置结构的右视图。
图3是雷纳德效应竖向跌水部分试验装置结构的俯视图。
图中，1.喷淋装置，2.挂钩，3.塑料膜，4.进气口测量盒，5.出气口测量盒，6.冲击板，7.水槽，8.海绵垫。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明是人工室内模拟跌水环境，即降雨、瀑布、喷泉，并进行空气负离子监测。在密闭环境中模拟不同类型跌水，即降雨、瀑布、喷泉，对不同材质不同厚度的冲击面造成雷纳德效应，测量产生的空气负离子浓度，并在不同垂直高度对此进行测量。
雷纳德效应竖向跌水部分试验装置主要分三个部分：顶层结构、中层结构、底层结构。顶层结构的模拟降水装置可以在允许范围内自由调整高度按比例模仿降雨、瀑布等。
该装置的顶层设置喷淋装置1，喷淋装置1使用正方形网眼喷头模拟降雨，或者喷淋装置1使用圆环龙头模拟小型瀑布，喷淋装置1的材质为镀锌铁；喷淋装置1上设有挂钩2，挂钩2与铁丝框架的矩形体上端连接，矩形体的外层用塑料膜3包裹，为了确保实验环境密闭，塑料膜3外的一侧设有进气口测量盒4，相对的另一侧设有出气口测量盒5，进气口测量盒4与出气口测量盒5处于同一水平位置，进气口测量盒4与出气口测量盒5均具有类似斜切口的柱状端口，斜切口的尖端朝上防止仪器进水，进气口测量盒4与出气口测量盒5均通过柱状端口与塑料膜3内部连通，柱状端口处通过石蜡密封；进气口测量盒4内设置微型电风扇，为密闭装置内提供气体循环，以带动离子迁移，出气口测量盒5内设置空气负离子检测器。
铁丝框架的矩形体下端与底层结构密封连接，底层结构的底端设有水槽7，底层结构的顶端设有冲击板6，冲击板6为不同材质不同厚度的1m2板材或容器，冲击板6与水槽7之间设有水槽边缘玻璃板，水槽边缘玻璃板上放置海绵垫8，用于减少跌水直接作用于水槽7中的存水而造成的影响；冲击板6下方设置起支撑作用的冲击板支撑立柱，水槽7的侧面设置水槽侧立玻璃板，水槽侧立玻璃板支撑冲击板6和水槽边缘玻璃板，水槽侧立玻璃板与冲击板支撑立柱同高；本发明的实验装置最底端设置抽水泵，抽水泵通过水管与喷淋装置1连接，目的是方便长时间观测时，将用过的水循环使用。
使用带有凿空的冲击板6，并使抽水泵的出水口通过冲击板的空洞竖直向上排水，以模拟喷泉环境。在完成空气负离子在降雨、瀑布环境的模拟跌水试验后，可使用在中心钻孔的冲击板进行喷泉环境的模拟跌水实验，其中水槽底部的抽水泵通过水管与冲击板的空洞相连，并调节抽水泵功率使水流由冲击板孔洞竖直向上喷出，而后散落在冲击板上。
实验过程与实验原理，
以模拟降雨为例，冲击板为5cm水泥板，检测高度0m，即及与冲击板6上表面水平，
1.组装装置，根据情况顶层的喷淋装置1连接自来水管，或在水槽7蓄水，底层抽水泵连接的喷淋装置1；
2.负离子检测装置校正与预热；
3.在无跌水情况下，检测高度0m处，检测空气负离子浓度的峰值，记录为a；
4.测定当前喷淋装置1的喷水流速，记录为v，测定当前冲击板6在检测高度0m处，空气负离子浓度的峰值，记录为b，空气负离子浓度达到峰值用时为t；
则该冲击板在此高度此流速降雨环境中，每平米该厚度的冲击板的材料地面，可产生的空气负离子浓度为b-a，产生空气负离子的速率为(b-a)/t。
5.按照比例进行换算，对不同自然环境不同程度降雨所产生的空气负离子进行估算。

Claims (4)

1.一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，其特征在于，该实验装置的顶层设置喷淋装置(1)，喷淋装置(1)上设有挂钩(2)，挂钩(2)与铁丝框架的矩形体上端连接，矩形体的外层用塑料膜(3)包裹，塑料膜(3)外的一侧设有进气口测量盒(4)，相对的另一侧设有出气口测量盒(5)，进气口测量盒(4)与出气口测量盒(5)处于同一水平位置，进气口测量盒(4)与出气口测量盒(5)均通过柱状端口与塑料膜(3)内部连通，柱状端口处通过石蜡密封，进气口测量盒(4)内设置微型电风扇，出气口测量盒(5)内设置空气负离子检测器；铁丝框架的矩形体下端与底层结构密封连接，底层结构的底端设有水槽(7)，底层结构的顶端设有冲击板(6)，冲击板(6)与水槽(7)之间设有水槽边缘玻璃板，水槽边缘玻璃板上放置海绵垫(8)，冲击板(6)下方设置起支撑作用的冲击板支撑立柱，水槽(7)的侧面设置水槽侧立玻璃板，水槽侧立玻璃板与冲击板支撑立柱同高，实验装置最底端设置抽水泵，抽水泵通过水管与喷淋装置(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，其特征在于，所述喷淋装置(1)的喷头为正方形网眼或圆环龙头的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，其特征在于，所述喷淋装置(1)的材质为镀锌铁。
4.根据权利要求1所述的一种雷纳德效应竖向跌水部分试验装置，其特征在于，所述进气口测量盒(4)与出气口测量盒(5)的柱状端口为斜切口，斜切口的尖端朝上。
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Title
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