CN106053517A - 一种野外霜冻模拟控制试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外霜冻模拟控制试验箱，包括方形箱体，液氮制冷系统、水循环升温系统、温度检测装置，所述方形箱体，为透明有机玻璃制成，其前端为可翻转的活动箱盖，活动箱盖上设置有试材按放卡口，方形箱体内部放置有支撑架；所述液氮制冷系统，包括真空发生器、与真空发生器进气口连接的氮气储罐、与真空发生器真空吸气口连接的液氮蒸发室、与真空发生器喷气口连接的制冷蛇形管，所述制冷蛇形管设置在方形箱体内部的左右两侧；所述水循环升温系统，通过水循环作用于方形箱体内部底侧；所述温度检测装置，为数显温度传感器，其检测探头位于方形箱体内部后侧。

Description

一种野外霜冻模拟控制试验箱

技术领域

本发明涉及一种模拟试验装置，具体涉及一种野外霜冻模拟控制试验箱。

背景技术

为了进行对桃花期和坐果期低温强度及持续时间造成冻害程度的试验研究，需要将盛花期桃花（非离体）置于模拟霜冻实验装置内，分别以 0℃、-1℃、-2℃三个不同低温温度处理不同时间，模拟自然霜冻过程，然后对桃花进行自然升温处理并进行观察分析；

现有的能进行霜冻模拟试验的装置，基本置于室内、适合矮小植物或者植物离体组织试验；仪器沉重不易搬运，同时一般制冷设备需要有220v以上交流电供电装置，无法进行野外试验应用。

目前，并没有可应用于野外无电源供电情况下使用的进行模拟霜冻实验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需电源供电能长时间维持预设低温环境温度、且成本低廉、可节能减排、利于搬运的野外霜冻模拟控制试验箱；可及时准确的获取霜冻模拟试验结果。

为实现上述目的本发明采用的技术方案是：

一种野外霜冻模拟控制试验箱，包括方形箱体，液氮制冷系统、水循环升温系统、温度检测装置，所述方形箱体，为透明有机玻璃制成，其前端为可翻转的活动箱盖，活动箱盖上设置有试材按放卡口，方形箱体内部放置有支撑架；

所述液氮制冷系统，包括真空发生器、与真空发生器进气口连接的氮气储罐、与真空发生器真空吸气口连接的液氮蒸发室、与真空发生器喷气口连接的制冷蛇形管，所述制冷蛇形管设置在方形箱体内部的左右两侧；

所述水循环升温系统，通过水循环作用于方形箱体内部底侧；

所述温度检测装置，为数显温度传感器，其检测探头位于方形箱体内部后侧；

进一步，所述水循环升温系统，包括设置在方形箱体外侧的蓄水池、设置在蓄水池一侧的蓄电池、设置在蓄水池内部的微型直流水泵、设置在方形箱体内部底侧的温升蛇形管、连接在温升蛇形管与微型直流水泵出水口之间的第一流量控制阀，所述温升蛇形管的出水口端回流至蓄水池上方；

进一步，所述液氮蒸发室包括蒸发室本体、设置在蒸发室本体顶端的弧顶集气罩、设置在蒸发室本体顶端且位于弧顶集气罩一侧的气体交换丝网口和液氨进液口；所述弧顶集气罩的顶部设置有出气口；

进一步，所述真空发生器的真空吸气口与弧顶集气罩顶部的出气口之间设置有第二流量控制阀；

进一步，所述方形箱体所采用的有机玻璃的厚度为8mm；

进一步，所述制冷蛇形管采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为12.7mm；所述温升蛇形管采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为9.5mm；

进一步，所述温度检测装置所采用的数显温度传感器的型号为DTM-280；

进一步，所述蓄电池型号为12LPG22；

进一步，所述真空发生器的型号为XFP-20；

进一步，所述方形箱体的外侧设置有可拆卸遮光网罩。

本发明的有益效果是：

1、在进行霜冻模拟试验时，通常将待测枝条运输至试验室，运输过程中易造成枝条的磕碰损伤，且运输时间对枝条的后续霜冻模拟试验的结果易产生影响，本发明可应用于野外无电源供电工况的使用，可及时对待测枝条进行霜冻模拟试验，其试验结构准确可靠；无需外接电源更加节能，更加便于设备运输；

2、通过液氮制冷系统对该试验箱内部进行降温和维持恒温操作，因实验要求，可实现0℃、-1℃、-2℃三种温度的控制和维持；

3、本发明利用液氮蒸发制冷，使液氮蒸发室内积聚低温空气，在氮气储罐持续供气下，真空发生器不断的吸收液氮蒸发室内积聚的低温空气并与氮气混合，当通过制冷蛇形管后与该试验箱内的空气进行热交换实现降温；通过氮气储罐自带的流量阀和第二流量控制阀的组合应用，调节流速、流量实现恒温维持控制；其降温速度快，恒温维持效果好，无污染环保节能；

4、本发明的水循环升温系统主要用于液氮制冷系统的温度快速调节控制，辅助于液氮制冷系统，当液氮制冷系统自身的温度调节作用消耗较大的氮气量和液氮量时，采用水循环升温系统进行辅助快速调节控制，利于节省氮气消耗量和液氮使用量，增加整个设备持续工作时间；

5、液氮蒸发室是获取冷空气源的主要设备，其上设置的气体交换丝网口可以防尘，减缓外界空气流动对液氮蒸发室内液氮蒸发过程的不利影响，使液氮蒸发趋于平缓稳定，增加整个设备运行的稳定性；其上设置的弧顶集气罩内可积蓄冷空气，并使冷空气的流动状态驱稳、温度变化驱稳，进而使进入制冷蛇形管内的冷源相对稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中液氮蒸发室结构示意图。

其中：1-方形箱体；2-温度检测装置；3-活动箱盖；4-试材按放卡口；5-支撑架；6-真空发生器；7-氮气储罐；8-液氮蒸发室；9-制冷蛇形管；10-蓄水池；11-蓄电池；12-微型直流水泵；13-温升蛇形管；14-第一流量控制阀；15-蒸发室本体；16-弧顶集气罩；17-气体交换丝网口；18-液氨进液口；19-第二流量控制阀19。

具体实施方式

以下结合附图对本发明优选实施例进行说明：

如图1和2所示，一种野外霜冻模拟控制试验箱，包括方形箱体1，液氮制冷系统、水循环升温系统、温度检测装置2，所述方形箱体1，为透明有机玻璃制成，其前端为可翻转的活动箱盖3，活动箱盖3上设置有试材按放卡口4，方形箱体1内部放置有支撑架5；所述液氮制冷系统，包括真空发生器6、与真空发生器6进气口连接的氮气储罐7、与真空发生器6真空吸气口连接的液氮蒸发室8、与真空发生器6喷气口连接的制冷蛇形管9，所述制冷蛇形管9设置在方形箱体1内部的左右两侧；所述水循环升温系统，通过水循环作用于方形箱体1内部底侧；所述温度检测装置2，为数显温度传感器，其检测探头位于方形箱体1内部后侧；所述水循环升温系统，包括设置在方形箱体1外侧的蓄水池10、设置在蓄水池10一侧的蓄电池11、设置在蓄水池10内部的微型直流水泵12、设置在方形箱体1内部底侧的温升蛇形管13、连接在温升蛇形管13与微型直流水泵12出水口之间的第一流量控制阀14，所述温升蛇形管13的出水口端回流至蓄水池10上方；所述液氮蒸发室8包括蒸发室本体15、设置在蒸发室本体15顶端的弧顶集气罩16、设置在蒸发室本体15顶端且位于弧顶集气罩16一侧的气体交换丝网口17和液氨进液口18；所述弧顶集气罩16的顶部设置有出气口；所述真空发生器6的真空吸气口与弧顶集气罩16顶部的出气口之间设置有第二流量控制阀19；所述方形箱体1所采用的有机玻璃的厚度为8mm；所述制冷蛇形管9采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为12.7mm；所述温升蛇形管13采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为9.5mm；所述温度检测装置2所采用的数显温度传感器的型号为DTM-280；所述蓄电池11型号为12LPG22；所述真空发生器6的型号为XFP-20。

本发明的试验操作为：将该试验箱运至野外实验区，将相关可拆卸运输组件进行组合安装后，进行调试；调试过程为：氮气储罐7预先在管道中进行充气，以排出影响制冷效果的杂质物；将液氮罐中的液氮注入液氮蒸发室8内部；将携带的热水或常温水倒入蓄水池10内；观察温度检测装置2并调节氮气储罐7自带的流量阀和第二流量控制阀19，使制冷蛇形管9内流通弧顶集气罩16内积蓄的冷空气、并呈其出口端排到大气中；根据温度检测装置2所显示的温度可适当选择开启水循环升温系统，使该试验箱内维持相对恒定温度；调试完成后从试材按放卡口4将待测的枝条投入、堆积，支撑架5可将枝条与温升蛇形管13进行隔离，同时也促进了底部枝条处的空气流通；然后再次观察温度检测装置2并调节氮气储罐7自带的流量阀和第二流量控制阀19，调节至预设试验温度并进行恒温维持；变换试验温度时再次调节氮气储罐7自带的流量阀和第二流量控制阀19；试验完毕后可打开活动箱盖3，进行自然升温。

液氮制冷系统工作过程及原理：在氮气储罐7持续喷气下真空发生器6的真空吸气口端抽吸弧顶集气罩16内部积蓄的冷空气，冷空气经过制冷蛇形管9与该试验箱内部空气进行热交换后排放到大气中；制冷蛇形管9位于方形箱体1左右两侧，可强化制冷效果，再与温升蛇形管13相互作用时便于温度调节控制，并可保证待测试验枝条的受冷、受热均匀；在气体交换丝网口17的作用下，减缓了空气的流入，真空发生器6的抽吸作用促使液氮蒸发室8内的液氮与外界空气的接触，再通过弧顶集气罩16的作用可积蓄相对稳定的冷空气。

水循环升温系统工作过程及原理：蓄电池11为微型直流水泵12提供电能，微型直流水泵12带动热水或常温水在温升蛇形管13与蓄水池10内循环，温升蛇形管13内的水可与方形箱体1内的空气实现热交换，辅助液氮制冷系统的降温调节；第一流量控制阀14调节流量，把控升温调节的速度；温升蛇形管13位于方形箱体1底部，利于热空气的上升，可加快调节速度。

温度检测装置2的检测探头位于方形箱体1内部后侧可避开制冷蛇形管9和温升蛇形管13对其检测准确性的影响；在方形箱体的外侧可设置一可拆卸的遮光网罩，该遮光网罩可避免阳光直射方形箱体1而影响温度方形箱体1内部温度的调节。

2015年4月8日在甘肃省天水市秦安县刘坪乡邓坪村进行了桃花霜冻模拟试验，其试验数据如表1；

表1：秦安县刘坪乡邓坪村桃花霜冻模拟试验效果

由表1可知；本发明可以满足野外无电源供电工况的霜冻模拟试验的使用要求；其横温控制的误差小满足试验需求。

最后应说明的是：以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种野外霜冻模拟控制试验箱，包括方形箱体(1)，液氮制冷系统、水循环升温系统、温度检测装置(2)，其特征在于：

所述方形箱体(1)，为透明有机玻璃制成，其前端为可翻转的活动箱盖(3)，活动箱盖(3)上设置有试材按放卡口(4)，方形箱体(1)内部放置有支撑架(5)；

所述液氮制冷系统，包括真空发生器(6)、与真空发生器(6)进气口连接的氮气储罐(7)、与真空发生器(6)真空吸气口连接的液氮蒸发室(8)、与真空发生器(6)喷气口连接的制冷蛇形管(9)，所述制冷蛇形管(9)设置在方形箱体(1)内部的左右两侧；

所述水循环升温系统，通过水循环作用于方形箱体(1)内部底侧；

所述温度检测装置(2)，为数显温度传感器，其检测探头位于方形箱体(1)内部后侧。

2.如权利要求1所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述水循环升温系统，包括设置在方形箱体(1)外侧的蓄水池(10)、设置在蓄水池(10)一侧的蓄电池(11)、设置在蓄水池(10)内部的微型直流水泵(12)、设置在方形箱体(1)内部底侧的温升蛇形管(13)、连接在温升蛇形管(13)与微型直流水泵(12)出水口之间的第一流量控制阀(14)，所述温升蛇形管(13)的出水口端回流至蓄水池(10)上方。

3.如权利要求2所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述液氮蒸发室(8)包括蒸发室本体(15)、设置在蒸发室本体(15)顶端的弧顶集气罩(16)、设置在蒸发室本体(15)顶端且位于弧顶集气罩(16)一侧的气体交换丝网口(17)和液氨进液口(18)；所述弧顶集气罩(16)的顶部设置有出气口。

4.如权利要求3所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述真空发生器(6)的真空吸气口与弧顶集气罩(16)顶部的出气口之间设置有第二流量控制阀(19)。

5.如权利要求4所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述方形箱体(1)所采用的有机玻璃的厚度为8mm。

6.如权利要求4所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述制冷蛇形管(9)采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为12.7mm；所述温升蛇形管(13)采用紫铜管，该紫铜管壁厚为1.2mm、管口直径为9.5mm。

7.如权利要求4所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述温度检测装置(2)所采用的数显温度传感器的型号为DTM-280。

8.如权利要求4所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述蓄电池(11)型号为12LPG22。

9.如权利要求4所述的一种野外霜冻模拟控制试验箱，其特征在于：所述真空发生器(6)的型号为XFP-20。