CN107271224A - 一种倒金字塔式大气降露水采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倒金字塔式大气降露水采集装置，包括支架、倒金字塔式露水生成池和露水收集容器，露水生成池由聚乙烯泡沫板拼装构成，呈倒金字塔型固定于支架上，露水生成池的聚乙烯泡沫板上表面紧密贴设有聚四氟乙烯薄膜，露水生成池尖底部具有露水流出口，露水收集容器设于露水生成池尖底部的露水流出口正下方，用于收集露水。该装置构造新颖，稳定性好，制作成本低，能够可靠地迅速收集凝结汇聚的露水。
Description
技术领域
本发明涉及气象监测设备技术领域，具体说是一种倒金字塔式大气降露水采集装置。
背景技术
自然界的露水分为两类，一种是土壤—植物—大气系统水分循环的再分配水或土壤蒸馏，另一种为大气降露水，是由空气中所含水汽的过饱和部分遇冷在地面或地物表面上凝结而成，通过地面长波辐射的影响使温度降低至露点以下，一般情况下降温范围不超过10℃。空气中的相对湿度（RH）足够高（一般RH > 70％），同时晴朗的天气以及弱风是大气降露水形成的必要条件。
大气降露水其在本质上是蒸馏水，因此在没有外界的影响下，露水是不含阴、阳离子、金属离子以及细菌，除非露水在形成过程中吸收溶解周围大气中的气体或被基底捕获到的气溶胶成分，如露水的酸度来自CO2吸收或是液滴增长时溶解的酸性气溶胶。研究表明露水的酸碱度取决于凝结的体积与土壤、尘埃溶解的时间，较大体积的露水颗粒则相应的需要较长的凝结时间，因此与CO2、酸性气体的接触时间将越长，pH值越趋近于CO2的溶解平衡常数（pH=5.6）。除此之外，较长的凝结时间会导致固态碱性物质将被稀释的越多，从而导致露水的pH更偏于酸性。
与在高空中形成的雨水不同的是，大气降露水凝结在较低的地表，其形成过程限制在近地面的空气层中，而近地层是当地污染物排放的主要区域，露水中的污染物浓度明显高于降雨中的量，其化学分析也更加精确。在各类大气湿沉降中，露水的形成具有不确定性且形成量极少，因此对其采集一直比较困难，此外批量采集大气降露水进行物化实验分析，将其结果作为大气环境污染指示剂，对采集的要求更高，目前尚无成本低、误差小、采集效率高且操作简便的大气湿沉降采集装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种倒金字塔式大气降露水采集装置。
通常凝露现象一般出现在夜间反气旋天气条件下，凝露基底由于地面向上长波辐射的冷却作用，其表面温度低于露点温度，凝露形成达到平衡凝结潜能。反气旋天气条件下白天与夜间地面热量平衡结构中有太阳辐射Ia、大气向下长波辐射ALR、热传递H、潜伏热LE以及地面长波辐射GLR。仅管在白天有很强的热传递H，潜伏热LE，地面长波辐射GLR的冷却效应，因为吸收太阳辐射的热量Ia强度大，著于高于其余的热量通量共同作用达到的补偿冷却效果，凝露现象无法形成；而在夜间即使存在感热、潜热以及大气向下长波辐射共同补偿冷却效果，由于较强的地面向上长波辐射的冷却作用，整体仍是负辐射能量平衡，因此在夜间有露水的形成的可能。另一方面由于夜间地面的向上长波辐射对非地表露水凝结面有着较强的加热升温作用，而露水的形成一个重要条件就是凝结面的温度低于露点温度，因此隔绝掉地面向上长波辐射，以及选择合适的露水凝结面是露水采集装置的设计的重要环节。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种倒金字塔式大气降露水采集装置，包括支架、倒金字塔式露水生成池和露水收集容器，所述露水生成池由聚乙烯泡沫板拼装构成，呈倒金字塔型固定于所述支架上，所述露水生成池的聚乙烯泡沫板上表面紧密贴设有聚四氟乙烯薄膜，所述露水生成池尖底部具有露水流出口，所述露水收集容器设于所述露水生成池尖底部的露水流出口正下方，用于收集露水。其中聚乙烯泡沫板起到隔绝夜间地面向上长波辐射加热的效果，最上层的聚四氟乙烯薄膜作为露水的凝结接触面，在上面凝结生成的露水汇集到露水收集容器中采样。该装置根据隔绝夜间地面长波辐射向上的加热作用来使凝结面板降温，达到露点温度以下的原理，从而促进聚四氟乙烯面板上露水的凝结形成。
本发明进一步的设计方案中，上述露水生成池各面聚乙烯泡沫板与水平面的倾斜度为20°～40°。
本发明进一步的设计方案中，在所述露水生成池一面的上部、中部和下部区域还分别设有温度探头，用来检测所述露水生成池不同高度处温度变化的差异。
本发明进一步的设计方案中，该装置还包括敞口漏斗和升降台，所述露水收集容器放置于所述升降台上，所述敞口漏斗置于所述露水收集容器的瓶口处便于露水的承接和收集。
本发明具有以下突出的有益效果：
本发明的倒金字塔式大气降露水采集装置，构造新颖，稳定性好，制作成本低，采用白天与夜间地面热量平衡、辐射平衡的原理制作，保证露水收集的可靠性，在装置制作上采用聚乙烯泡沫与聚四氟乙烯有效隔绝地面的长波辐射加热，保证了凝结面露水形成的有效性，通过可靠的容器迅速收集凝结汇聚的露水，很好的收集露水样品，其分析结果为大气环境污染提高可靠的数据支持。
附图说明
图1是实施例中倒金字塔式大气降露水采集装置的结构示意图；
图2是实施例中倒金字塔式大气降露水采集装置的采集面板侧面结构示意图；
图中，1-支架，2-聚乙烯泡沫板，3-倒金字塔式露水生成池，4-露水收集容器，5-聚四氟乙烯薄膜，7-敞口漏斗，8-升降台，9-温度探头。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例
参见附图1-2，一种倒金字塔式倒金字塔式大气降露水采集装置，包括支架1、倒金字塔式露水生成池3、露水收集容器4、温度探头9、敞口漏斗7和升降台8，露水生成池3由4块聚乙烯泡沫板2拼装构成，呈倒金字塔型固定于支架1上，露水生成池3的聚乙烯泡沫板2上表面紧密贴设有聚四氟乙烯薄膜5（4% BaSO4和TiO2），确保各层平滑，形状契合且紧密贴紧。露水生成池3尖底部具有露水流出口，露水收集容器4设于露水生成池3尖底部的露水流出口正下方，用于收集露水。其中聚乙烯泡沫板2起到隔绝夜间地面向上长波辐射加热的效果，最上层的聚四氟乙烯薄膜5作为露水的凝结接触面，在上面凝结生成的露水汇集到露水收集容器4中采样。该装置根据隔绝夜间地面长波辐射向上的加热作用来使凝结面板降温，达到露点温度以下的原理，从而促进聚四氟乙烯面板上露水的凝结形成。支架1为不锈钢材质支架，支撑整个装置，露水生成池3的底板可以采用不锈钢材料，焊接在支架1上。露水生成池3各面的聚乙烯泡沫板2上边均为1m，每个倾斜面与水平均成30°角，在所述露水生成池3的一面的上部、中部和下部区域还分别设有温度探头，用来检测所述露水生成池3不同高度处温度变化的差异。采集到的温度数据可与周围的环境温度进行对比，为研究实验提供相应的温度参数。温度探头9与温度记录仪连接，本实施例中温度记录仪型号为SSN-11E，置于露水生成池3一面的温度探头9探测露水生成时的温度变化，温度记录仪通过USB接口连接计算机，采用DGraph分析软件设置时间分辨率、下载温度数据以及显示数据曲线。收集部分包括露水收集容器4、敞口漏斗7和升降台8，露水收集容器4放置于升降台8上，敞口漏斗7置于露水收集容器4的瓶口处便于露水的承接和收集。可以将露水收集容器4放置器皿内，避免一些环境因素的影响（例如风、沙尘等），敞口漏斗7上端承接露水生成池3上凝结的露水，通过露水流出口至露水收集容器4中。整个装置保证露水高效率的自然凝结生成，且最大程度减少环境误差。
露水收集前将倒金字塔式倒金字塔式大气降露水采集装置放置户外，并用去离子水清洗聚四氟乙烯薄膜5并擦干，第一天日落前进行露水收集，第二天日出前收集结束。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种倒金字塔式大气降露水采集装置，其特征在于，该装置包括支架（1）、倒金字塔式露水生成池（3）和露水收集容器（4），所述露水生成池（3）由聚乙烯泡沫板拼装构成，呈倒金字塔型固定于所述支架（1）上，所述露水生成池（3）的聚乙烯泡沫板上表面紧密贴设有聚四氟乙烯薄膜，所述露水生成池（3）尖底部具有露水流出口，所述露水收集容器（4）设于所述露水生成池（3）尖底部的露水流出口正下方，用于收集露水。
2.根据权利要求1所述的倒金字塔式大气降露水采集装置，其特征在于，所述露水生成池（3）各面聚乙烯泡沫板与水平面的倾斜度为20°～40°。
3.根据权利要求1所述的倒金字塔式大气降露水采集装置，其特征在于，在所述露水生成池（3）一面的上部、中部和下部区域还分别设有温度探头（9），用来检测所述露水生成池（3）不同高度处温度变化的差异。
4.根据权利要求4所述的倒金字塔式大气降露水采集装置，其特征在于，还包括敞口漏斗（7）和升降台（8），所述露水收集容器（4）放置于所述升降台（8）上，所述敞口漏斗（7）置于所述露水收集容器（4）的瓶口处便于露水的承接和收集。
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