CN214585027U - 一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，属于试验设备技术领域。一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，包括中空筒体和盖合于中空筒体的盖体，中空筒体包括套设的外筒体和内筒体以及设置在外筒体和内筒体之间的保温层，内筒体的中空结构沿内筒体的长度方向依次划分有容置区和调节区，且容置区位于调节区的底部，容置区用于容置原状试验土柱，在内筒体的外壁设置有温度调节件，温度调节件覆盖内筒体的调节区，温度调节件用于对内筒体进行加热和/或降温。本申请能真实模拟自然环境下的冻融过程，还能真实模拟自然环境下的冻融过程土壤温度变化的过程。

Description

一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置

技术领域

本实用新型涉及试验设备技术领域，具体而言，涉及一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置。

背景技术

冻融是指由于温度的变化，土壤中的水分发生相态变化的过程。冻融现象主要集中在春秋两季，这两个时期分别被称为春融期和秋冻期。研究表明，冻融过程会显著影响季节性冻土区的CO₂及CH₄排放，尤其对春融期和秋冻期土壤中CH₄的排放影响较大。目前，通常会采用冻融试验对冻融过程进行研究。

现有技术中，冻融试验主要有两种，一种是室外观察的冻融试验，另一种是室内模拟的冻融试验，室外观察的冻融试验要经过四季的变化，才能获得一次冻融试验的结果，周期长，另外，室外观察的冻融试验若是想获得不同海拔、不同地区等的冻融试验结果，要消耗大量的人力、物力和财力等。而室内模拟的冻融试验虽然能缩短冻融试验的周期，降低试验的成本，但是，由于进行冻融模拟试验的实验装置结构无法真实模拟自然环境下的冻融过程，且无法模拟自然环境下的冻融过程土壤剖面温度的变化过程，导致室内模拟的冻融试验与自然环境下的冻融过程存在差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，能真实模拟自然环境下的冻融过程，还能真实模拟自然环境下的冻融过程中土壤温度变化的过程。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，包括中空筒体和盖合于中空筒体的盖体，中空筒体包括套设的外筒体和内筒体以及设置在外筒体和内筒体之间的保温层，内筒体的中空结构沿内筒体的长度方向依次划分有容置区和调节区，且容置区位于调节区的底部，容置区用于容置原状试验土柱，在内筒体的外壁设置有温度调节件，温度调节件覆盖内筒体的调节区，温度调节件用于对内筒体进行加热和/或降温。

可选地，温度调节件包括加热带和/或降温铜管，加热带螺旋环绕在内筒体的外壁上，降温铜管螺旋环绕在内筒体的外壁上，降温铜管用于通入制冷介质。

可选地，内筒体包括相互固定连接的容置筒和调节筒，容置筒覆盖容置区，调节筒覆盖调节区，容置筒由隔热材料制成，调节筒由导热材料制成。

可选地，中空筒体包括两个，一个中空筒体的调节筒外壁上环绕设置加热带，加热带用于对一个中空筒体的调节区进行加热，另一个中空筒体的调节筒外壁上环绕设置降温铜管，降温铜管用于对另一个中空筒体的调节区进行降温。

可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置还包括设置在另一个中空筒体外部的压缩机和冷凝器，冷凝器的进口与压缩机的出口连通、出口与降温铜管的一端开口连通，降温铜管另一端的开口与压缩机的进口连通。

可选地，内筒体的容置筒为亚克力管、调节筒由金属片围合形成的金属管，且亚克力管和金属管固定连接。

可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器设置在容置筒的底部，用于检测原状试验土柱的底部温度，第二温度传感器设置在调节筒内，用于检测调节筒内空气的温度。

可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置还包括设置在中空筒体外部的显示屏和与显示屏电连接的控制器和电源，控制器还与第一温度传感器、第二温度传感器电连接、电源和温度调节件电连接，显示屏用于显示第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度信息，控制器根据温度信息控制电源与温度调节件的接通或切断。

可选地，盖体为导热法兰盘或隔热顶盖帽，若盖体为导热法兰盘，导热法兰盘与内筒体的开口连接且具有间隙，若盖体为隔热顶盖帽，隔热顶盖帽与内筒体的开口密封连接，且隔热顶盖帽还密封连接有抽气组件，抽气组件用于抽取调节筒内的空气。

可选地，制冷介质为氟利昂。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，包括中空筒体和盖合于中空筒体的盖体，中空筒体包括套设的外筒体和内筒体以及设置在外筒体和内筒体之间的保温层，内筒体的中空结构沿内筒体的长度方向依次划分有容置区和调节区，且容置区位于调节区的底部，容置区用于容置原状试验土柱，在内筒体的外壁设置有温度调节件，温度调节件覆盖内筒体的调节区，温度调节件用于对内筒体进行加热和/或降温。本实施例中的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置通过在内筒体和外筒体之间设置保温层，能有效避免内筒体的中空结构与外部环境之间发生热交换，进而消除中空筒体的外部环境对容置于内筒体的原状试验土柱的温差影响。此外，将内筒体沿其长度方向依次划分为容置区和调节区，其中，容置区位于调节区的底部，容置区内容置有原状试验土柱，由于，内筒体与外筒体之间有保温层，不会对原状试验土柱的周壁有温度影响，通过温度调节件直接作用于调节区内的空气，以改变调节区内空气的温度，而不同温度的空气会对原状试验土柱产生自上而下的影响，使得原状试验土柱中的土壤温度自上而下不相同，真实模拟了自然环境下冻融过程中土壤温度的变化过程。即就是说，调节区内不同温度的空气会使得原状试验土柱的温度产生自上而下的变化，如此一来，本实施例中的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置能准确模拟自然环境下的冻融过程，同时，还能真实模拟自然环境下的冻融过程土壤温度变化的过程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置中原状试验土柱的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置中一个中空筒体连接结构的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置中另一个中空筒体连接结构的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置中内筒体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置的结构示意图之二。

图标：100-模拟野外条件下土壤冻融过程的装置；110-盖体；111-导热法兰盘；112-隔热顶盖帽；120-中空筒体；123-保温层；130-内筒体；131-容置筒；132-调节筒；140-温度调节件；141-降温铜管；142-加热带；150-中空结构；151-容置区；152-调节区；160-压缩机；170-冷凝器；180-电源；191-第一温度传感器；192-第二温度传感器；200-原状试验土柱；210-温度传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现有的室内冻融模拟试验，通常是在室外采集少量土壤样品，经过前期处理(挑去碎石，磨碎土壤等过程)带回实验室在培养箱中进行培养，通过调整培养箱温度来实现对土壤样品的冻融过程。上述方法所取土量小，对土壤结构破坏较大，且不能模拟自然环境中空气向土壤传输的过程。

为了克服上述现有技术中的弊端，本申请提出了一种新的试验装置，该试验装置能用于对从野外采集的原状试验土柱200进行培养，能适用于不同量的原状试验土柱200，且不破坏土壤结构，能够更好地模拟自然环境中土壤地下温度的变化过程，同时还能不影响地下空气正常的传输过程。以下是本申请试验装置的实施例说明。

图1为本实用新型实施例提供的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100的结构示意图之一，请参照图1，本实用新型实施例提供一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100，包括中空筒体120和盖合于中空筒体120的盖体110，中空筒体120包括套设的外筒体和内筒体130以及设置在外筒体和内筒体130之间的保温层123，内筒体130的中空结构150沿内筒体130的长度方向依次划分有容置区151和调节区152，且容置区151位于调节区152的底部，容置区151用于容置原状试验土柱200，在内筒体130的外壁设置有温度调节件140，温度调节件140覆盖内筒体130的调节区152，温度调节件140用于对内筒体130进行加热和/或降温。

在本实用新型实施例中，原状试验土柱200采用亚克力管盛装，盛装原状试验土柱200的亚克力管的壁厚较薄，一般为2-3mm左右，在盛装原状试验土柱200的底部采用保鲜膜封闭，以防原状试验土柱200通过其底部掉落。此外，在模拟冻融试验过程中，通过亚克力管装设原状试验土柱200，能够减少对原状试验土柱200中土壤结构的破坏。

请参照图2，可选地，在装有原状试验土柱200的亚克力管内沿其长度方向依次间隔设置多个(例如，4个或5个)温度传感器210，每个温度传感器210分别用于获取原状试验土柱200在亚克力管中对应位置处的温度信息，在模拟野外条件下土壤冻融过程的装置对原状试验土柱200培养过程中，通过获取上述的温度信息，得到原状试验土柱200在冻融过程中产生的温度廓线，也即是，能真实模拟自然环境下的冻融过程土壤剖面温度的变化过程。

在一种实施例中，中空筒体120的外筒体由铁片围合形成的铁桶，其中，铁桶的壁厚通常设置的较薄(例如1.5-3mm)，以减轻模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100的重量，但不限于此。此外，外筒体的高度大于盛放原状试验土柱200的亚克力管的高度。

保温层123能有效避免内筒体130的中空结构150与外部环境之间发生热交换，进而消除中空筒体120的外部环境对容置于内筒体130的原状试验土柱200的温差影响。对保温层123的材料不作限定，只要能尽可能消除内筒体130的中空结构150与外部环境之间发生热交换的可能性即可。

在内筒体130的中空结构150沿其长度方向依次划分容置区151和调节区152，设置在内筒体130外壁上的温度调节件140用于直接对调节调节区152内空气的温度，由于保温层123的设置，使得调节区152空气的温度会作用于原状试验土柱200的上表面，使得原状试验土柱200自上而下的升温或者降温，实现原状试验土柱200产生与自然环境中冻融过程中相同的土壤温度变化廓线，从而真实模拟自然状态下冻融过程，获得冻融过程中，原状试验土柱200的土壤产生的温度廓线。当然，为了避免调节区152内的空气对原状试验土柱200的周壁产生影响，在本实施例中，限定内筒体130的内径与盛放原状试验土柱200的亚克力管的外径相等，此处所说的相等是近似相等，若是内筒体130的内径与盛放原状试验土柱200的亚克力管的外径完全大小相同，那么会存在盛放原状试验土柱200的亚克力管难以置入内筒体130中。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100，包括中空筒体120和盖合于中空筒体120的盖体110，中空筒体120包括套设的外筒体和内筒体130以及设置在外筒体和内筒体130之间的保温层123，内筒体130的中空结构150沿内筒体130的长度方向依次划分有容置区151和调节区152，且容置区151位于调节区152的底部，容置区151用于容置原状试验土柱200，在内筒体130的外壁设置有温度调节件140，温度调节件140覆盖内筒体130的调节区152，温度调节件140用于对内筒体130进行加热和/或降温。本实施例中的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100通过在内筒体130和外筒体之间设置保温层123，能有效避免内筒体130的中空结构150与外部环境之间发生热交换，进而消除中空筒体120的外部环境对容置于内筒体130的原状试验土柱200的温差影响。此外，将内筒体130沿其长度方向依次划分为容置区151和调节区152，其中，容置区151位于调节区152的底部，容置区151内容置有原状试验土柱200，由于，内筒体130与外筒体之间有保温层123，不会对原状试验土柱200的周壁有温度影响，通过温度调节件140直接作用于调节区152内的空气，以改变调节区152内空气的温度，而不同温度的空气会对原状试验土柱200产生自上而下的影响，使得原状试验土柱中的土壤温度自上而下不相同，真实模拟了自然环境下冻融过程中土壤温度的变化过程，即就是说，调节区152内不同温度的空气会使得原状试验土柱200的温度产生自上而下的变化，如此一来，本实施例中的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100能准确模拟自然环境下的冻融过程，同时，还能真实模拟自然环境下的冻融过程土壤温度变化的过程。

可选地，温度调节件140包括加热带142和/或降温铜管141，加热带142螺旋环绕在内筒体130的外壁上，降温铜管141螺旋环绕在内筒体130的外壁上，降温铜管141用于通入制冷介质。

制冷介质可以是但不限于冷水、干冰、氟利昂等。若制冷介质为水时，通过向降温铜管141的一端通入冷水、另一端回收吸收热量使得温度提高的水，如此循环，实现对调节筒132内空气温度的降低。

请参照图1，若中空筒体120为一个，一个中空筒体120既能实现降温，又能实现升温，那么，在内筒体130上即螺旋环绕有加热带142，又要螺旋环绕有降温铜管141，例如，加热带142螺旋环绕在内筒体130朝向开口一侧的外壁上，降温铜管141螺旋环绕在内筒体130朝向容置区151的一侧，且降温铜管141覆盖调节区152的一部分，调节区152的另一部分被加热带142覆盖。又例如，加热带142和降温铜管141交替螺旋在内筒体130的外壁上，且覆盖调节区152。

请结合参照图3和图4，若中空筒体120为两个，那么，可以将加热带142和降温铜管141分别设置在不同的中空筒体120中。

请参照图5，可选地，内筒体130包括相互固定连接的容置筒131和调节筒132，容置筒131覆盖容置区151，调节筒132覆盖调节区152，容置筒131由隔热材料制成，调节筒132由导热材料制成。

容置筒131覆盖容置区151，调节筒132覆盖调节区152，应理解，容置筒131所在的区域为容置区151，或者说，容置筒131的内部空间为容置区151，而调节筒132所在的区域为调节区152，或者说，调节筒132的内部空间为调节区152，即就是，容置筒131和调节筒132组成了内筒体130，而容置筒131的内部空间和调节筒132的内部空间形成了内筒体130的中空结构150。

容置筒131由隔热材料制作的目的是减少内筒体130外部的环境温度对容置筒131内部空间的影响，另外，隔热材料是指导热性差的材料，例如，塑料但不限于此。由于温度调节件140螺旋环绕设置在调节筒132的外壁上，温度调节件140的温度变化通过调节筒132的外壁作用于调节筒132内的空气，因此，为了提高温度调节件140对调节筒132内空气温度的直接、快速和有效的调节，调节筒132由导热材料制成，例如，不锈钢片、铝片等。

以下是当中空筒体120为两个时，加热带142和降温铜管141的具体设置说明。

请结合参照图1-图3，可选地，中空筒体120包括两个，一个中空筒体120的调节筒132外壁上环绕设置加热带142，加热带142用于对一个中空筒体120的调节区152进行加热，另一个中空筒体120的调节筒132外壁上环绕设置降温铜管，降温铜管用于对另一个中空筒体120的调节区152进行降温。

加热带142发热使得加热带142与一个中空筒体120的调节筒132的周壁之间发生热交换，从而是调节筒132的周壁温度升高，当调节筒132的周壁温度升高时，调节筒132的周壁与调节区152内的空气发生热交换，从而使得调节区152内的空气温度升高，高温空气会通过原状试验土柱200的上表面实现高温空气与原状试验土柱200之间的热交换，从而使得原状试验土柱200的温度自上而下依次升高，模拟了自然环境下气温升高时的土壤温度升高的过程。类似的，降温铜管141也是通过类似于加热带142的热交换，使得另一个中空筒体120内的调节区152的温度降低，从而实现原状试验土柱200的温度自上而下的降温，模拟自然环境下气温降低时的土壤温度降低的过程，通过对原状试验土柱200的升温和降温，完成原状试验土柱200的冻融模拟试验。

请结合参照图1和图4，可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100还包括设置在另一个中空筒体120外部的压缩机160和冷凝器170，冷凝器170的进口与压缩机160的出口连通、出口与降温铜管141的一端开口连通，降温铜管141另一端的开口与压缩机160的进口连通。

在一种实施例中，压缩机160抽吸降温铜管141内气态的制冷介质，并将气态的制冷介质压缩成高压、高温蒸汽送入冷凝器170，使得气态的制冷介质冷凝形成液体，被送入降温铜管141中，并在降温铜管141中沸腾蒸发，吸收另一个中空筒体120的调节筒132内空气中的热量，如此循环往复，实现对另一个中空筒体120的调节筒132内空气温度的降低。

在一种实施例中，可选地，内筒体130的容置筒131为亚克力管、调节筒132由金属片围合形成的金属管，且亚克力管和金属管固定连接。

容置筒131为亚克力管，亚克力管的管壁光滑，并且，亚克力管本身具有隔热的性能，通过采用亚克力管，能避免高精度加工内筒体130，降低内筒体130的加工成本。调节筒132为金属管，金属管具有较好的导热性，且为了尽量扩大调节区152的空间，金属管由金属片形成，金属片较薄，既能减少中空筒体120的重量，又能提高调节筒132的导热性。

请结合参照图1、图2和图5，可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100还包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器设置在容置筒131的底部，用于检测原状试验土柱200的底部温度，通过检测原状试验土柱200的底部温度，能够及时知晓原状试验土柱200温度降低的情况。第二温度传感器设置在调节筒132内，用于检测调节筒132内空气的温度，通过检测调节筒132内空气的温度，反应加热带142加热的情况。

可选地，模拟野外条件下土壤冻融过程的装置100还包括设置在中空筒体120外部的显示屏和与显示屏电连接的控制器和电源180，控制器还与第一温度传感器191、第二温度传感器192电连接、电源180和温度调节件电连接，显示屏用于显示第一温度传感器191和第二温度传感器192检测的温度信息，控制器根据温度信息控制电源180与温度调节件的接通或切断。

具体地，将野外采集的原状试验土柱200放入另一个中空筒体120的容置筒131中，同时向另一个中空筒体120的容置筒131的底部设置的第一温度传感器191，在另一个中空筒体120的调节筒132内设置第二温度传感器192，在控制器中设置原状试验土柱200将要达到的第一预设温度，此过程称之为设定温度，同时，启动压缩机160，使得降温铜管141开始工作，降低另一个中空筒体120的调节筒132的空气温度，使得原状试验土柱200的温度自上而下开始下降，当原状试验土柱200的温度达到设定温度时，控制器控制压缩机160、冷凝器170等切断电源180并停止工作。当原状试验土柱200的温度高于设定温度时，控制器压缩机160、冷凝器170等与电源180接通，降温铜管141再次开始工作，对原状试验土柱200的降温过程开始，如此反复，使得原装实验土柱实现一个循序渐进的降温过程，且随时可以停留在某个温度点上，还能控制对原状试验土柱200降低一定范围温度的速度，例如，控制原状试验土柱200降温5℃所花费的时间，也即是说，能控制降温铜管141降温的幅度和速度。

当另一个中空筒体120的容置筒131内的原状试验土柱200的温度达到设定值时，将原状试验土柱200转移至一个中空筒体120的容置筒131内，对一个中空筒体120的容置筒131的底部温度进行设定，对原状试验土柱200进行增温过程。增温过程与降温过程相似，控制器控制加热带142与电源180接通开始工作，一个中空筒体120的调节筒132内的空气开始被动升温，温度沿着原状试验土柱200自上而下开始上升，当原状试验土柱200的温度达到设定温度时，控制器控制加热带142断开电源180，加热带142停止工作，增温活动基本停止。当一个中空筒体120的调节筒132内的空气温度低于设定温度时，控制器控制加热带142接通电源180，加热带142再次开始工作，增温活动开始，如此反复，原状试验土柱200实现一个循序渐进的增温过程，且随时可以停留在某个温度点上，还能控制对原状试验土柱200升高一定范围温度的速度，也即是说，能控制加热带142升温的幅度和速度。

当增温桶内温度到达设定值时，将原状试验土柱200转移至另一个中空筒体120的容置筒131内，重复上述过程，模拟冻融循环过程。

请结合图1和图6，可选地，盖体110为导热法兰盘111或隔热顶盖帽112，若盖体110为导热法兰盘111，导热法兰盘111与内筒体130的开口连接且具有间隙，若盖体110为隔热顶盖帽112，隔热顶盖帽112与内筒体130的开口密封连接，且隔热顶盖帽112还密封连接有抽气组件，抽气组件用于抽取调节筒132内的空气。

在模拟冻融循环过程中，若设置盖体110为导热法兰盘111，导热法兰盘111与内筒体130之间具有间隙，以使调节筒132内的气体与外界环境连通，更真实的模拟自然环境下冻融试验的过程。若盖体110为隔热顶盖帽112(例如，亚克力管)，隔热顶盖帽112与内筒体130之间密封连接，以使调节筒132内的气体与外界环境隔绝，以便于研究在冻融试验过程中，土壤中气体(CO₂、CH₄)含量的变化，具体地，抽气组件包括气体传输管和气体分析仪，通过气体抽气管将调节筒132内的气体抽取，并传送至气体分析仪中，通过气体分析仪的分析，能够直接研究冻融过程中，土壤中气体含量的变化。

可选地，制冷介质为氟利昂。

若制冷介质为氟利昂，降温铜管141实现降温的具体过程为：压缩机160抽吸降温铜管141中的氟利昂蒸汽，并将氟利昂压缩成高压、高温蒸汽送入冷凝器170，使得氟利昂蒸汽冷凝形成液体，被送入降温铜管141中，并在降温铜管141中沸腾蒸发，吸收调节区152内空气的热量，如此循环往复，调节区152内空气的热量被吸收，温度降低，使得原状试验土柱200的温度自上而下降低，模拟了气温降低导致自然环境下土壤温度降低的过程。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，包括：中空筒体和盖合于所述中空筒体的盖体，所述中空筒体包括套设的外筒体和内筒体以及设置在所述外筒体和所述内筒体之间的保温层，所述内筒体的中空结构沿所述内筒体的长度方向依次划分有容置区和调节区，且所述容置区位于所述调节区的底部，所述容置区用于容置原状试验土柱，在所述内筒体的外壁设置有温度调节件，所述温度调节件覆盖所述内筒体的调节区，所述温度调节件用于对所述内筒体进行加热和/或降温。

2.如权利要求1所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述温度调节件包括加热带和/或降温铜管，所述加热带螺旋环绕在所述内筒体的外壁上，所述降温铜管螺旋环绕在所述内筒体的外壁上，所述降温铜管用于通入制冷介质。

3.如权利要求2所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述内筒体包括相互固定连接的容置筒和调节筒，所述容置筒覆盖所述容置区，所述调节筒覆盖所述调节区，所述容置筒由隔热材料制成，所述调节筒由导热材料制成。

4.如权利要求3所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述中空筒体包括两个，一个所述中空筒体的调节筒外壁上环绕设置所述加热带，所述加热带用于对一个所述中空筒体的调节区进行加热，另一个所述中空筒体的调节筒外壁上环绕设置所述降温铜管，所述降温铜管用于对另一个所述中空筒体的调节区进行降温。

5.如权利要求4所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，还包括设置在另一个所述中空筒体外部的压缩机和冷凝器，所述冷凝器的进口与所述压缩机的出口连通、出口与所述降温铜管的一端开口连通，所述降温铜管另一端的开口与所述压缩机的进口连通。

6.如权利要求3所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述内筒体的容置筒为亚克力管、调节筒由金属片围合形成的金属管，且所述亚克力管和所述金属管固定连接。

7.如权利要求6所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述容置筒的底部，用于检测所述原状试验土柱的底部温度，所述第二温度传感器设置在所述调节筒内，用于检测所述调节筒内空气的温度。

8.如权利要求7所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，还包括设置在所述中空筒体外部的显示屏和与所述显示屏电连接的控制器和电源，所述控制器还与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器电连接、所述电源和所述温度调节件电连接，所述显示屏用于显示所述第一温度传感器和所述第二温度传感器检测的温度信息，所述控制器根据所述温度信息控制所述电源与所述温度调节件的接通或切断。

9.如权利要求4所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述盖体为导热法兰盘或隔热顶盖帽，若所述盖体为所述导热法兰盘，所述导热法兰盘与所述内筒体的开口连接且具有间隙，若所述盖体为所述隔热顶盖帽，所述隔热顶盖帽与所述内筒体的开口密封连接，且所述隔热顶盖帽还密封连接有抽气组件，所述抽气组件用于抽取所述调节筒内的空气。

10.如权利要求2所述的模拟野外条件下土壤冻融过程的装置，其特征在于，所述制冷介质为氟利昂。

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