用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層；模擬器上設有冷浸水入口和冷浸水出口；應用于土層厚度為15～55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗。本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置結構簡單，為模擬冷浸田原位土壤環(huán)境提供了可靠的實驗裝置，便于盆栽試驗的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數(shù)據(jù)，可有效克服大田條件環(huán)境影響因素多、野外條件差的不足，實現(xiàn)冷浸田的小面積實驗，操作簡單而方便。
【專利說明】用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及潛育型水稻土的土壤環(huán)境模擬【技術領域】，特別涉及一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置。
【背景技術】
[0002]冷浸田一般分布在地形地勢低洼的山谷和丘陵谷底的垌邊、坑邊和常年有地下水涌出處，是潛育型水稻土亞類土屬，面積分布較廣。由于長期受冷水浸潰，排水、耕作較困難，土壤常處于還原狀態(tài)，土溫較低，土壤熟化程度低，水稻常年畝產500公斤以下的占總面積的82.3%，屬低產水稻土。多年來，我國在冷浸田治理方面開展了大量的研究工作，形成了 “開溝排水”、“起壟栽培”、“前促后攻施肥法”等多項行之有效的實用成果。
[0003]然而，由于冷浸田特有的成因條件，在排水基礎上，開展冷浸田的土壤耕層構建、養(yǎng)分活化、障礙因子消解、高產栽培等方面的研究只能集中在大田試驗原位開展，而無法進行小面積實驗(如盆栽試驗等)，這就加大了研究工作的難度，也無法得到精確的研究數(shù)據(jù)。另外，由于時空性限制強，也嚴重制約了冷浸田相關試驗的開展。因此，為了方便對冷浸田土壤環(huán)境的進一步研究，開發(fā)其小型實驗裝置是必要的。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，該裝置結構簡單，可便于盆栽試驗的開展。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層；模擬器上設有冷浸水入口和冷浸水出口。
[0006]所述冷卻水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、空氣過濾器、蒸發(fā)器和底座，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
[0007]所述空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細管；采用毛細管作為冷卻水冷凝系統(tǒng)中的節(jié)流部件，主要起節(jié)流和降壓作用。
[0008]蒸發(fā)器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器。通過溫度傳感器實時檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調節(jié)冷卻水冷凝系統(tǒng)，可更好地調節(jié)冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環(huán)境更接近于自然環(huán)境。
[0009]所述蒸發(fā)器有兩個，兩個蒸發(fā)器串聯(lián)設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內?？墒顾∑鲀壤鋮s水的水溫更均勻。
[0010]所述冷浸水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設置。其中，粗濾層起初級過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網(wǎng)表面，海綿層設于濾紙膜上，配合起到進一步過濾的作用。
[0011]所述粗濾層是主要由蛭石、沙粒和活性炭組成的混合層，粗濾層中蛭石、沙粒和活性炭的質量比為2:5:3。
[0012]所述粗濾層的厚度為3?6cm,海綿層的厚度為4?8cm ；
[0013]篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
[0014]所述隔熱夾層為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料或軟木中的一種或多種。
[0015]所述模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60?120cm，內套高度為20 ?60cm ；
[0016]外套為中空的長方體結構，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16?61cm ；
[0017]冷浸水入口和冷浸水出口分別設于內套側壁上,冷浸水入口位于冷浸水滲濾層上方，冷浸水出口位于冷浸水滲濾層下方；
[0018]水浴器的側壁上設有水浴進水口和水浴出水口，水浴器內設有混勻器；混勻器由電機和風扇葉相連接組成，其作用主要是對冷卻水進行攪拌，使水浴器內各處的冷卻水保持一致的溫度；
[0019]水浴器的側壁上還設有減壓閥，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，SP通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的，在水浴器上設置減壓閥，可保證水浴器及冷卻水冷凝系統(tǒng)的壓力安全。
[0020]上述于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，可應用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗。
[0021]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗需求，裝入厚度為15?55cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產生冷浸效果，并通過冷卻水冷凝系統(tǒng)對水浴器中的冷卻水溫度進行調節(jié)，從而模擬冷浸田的自然土壤環(huán)境；其中，冷卻水冷凝系統(tǒng)中壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器組成循環(huán)回路，壓縮機的壓縮空氣先送至冷凝器，經(jīng)過冷凝器降溫后，先由過濾器進行過濾，再送至蒸發(fā)器與冷卻水進行熱交換，從而使冷卻水降溫，經(jīng)過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機循環(huán)利用。
[0022]本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果:
[0023]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置結構簡單，為模擬冷浸田原位土壤環(huán)境提供了可靠的實驗裝置，便于盆栽試驗的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數(shù)據(jù)。
[0024]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置可有效克服大田條件環(huán)境影響因素多、野外條件差的不足，實現(xiàn)冷浸田的小面積實驗，操作簡單而方便。
[0025]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置中，通過設置水浴器及冷卻水冷凝系統(tǒng)，可根據(jù)實際需求調節(jié)冷卻水的水量及水溫，操作簡單，且模擬效果逼真，應用于冷浸田土壤環(huán)境的研究后，可得到較接近于實際土壤環(huán)境的研究數(shù)據(jù)。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0028]實施例1
[0029]本實施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，如圖1所示，包括模擬器1、水浴器2和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器I包括內套1-1和外套1-2，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層3 ;模擬器上設有冷浸水入口 4和冷浸水出口 5。
[0030]冷卻水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機6、冷凝器7、空氣過濾器8、蒸發(fā)器9和底座10，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
[0031]空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細管；采用毛細管作為冷卻水冷凝系統(tǒng)中的節(jié)流部件，主要起節(jié)流和降壓作用。
[0032]蒸發(fā)器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器11。通過溫度傳感器實時檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調節(jié)冷卻水冷凝系統(tǒng)，可更好地調節(jié)冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環(huán)境更接近于自然環(huán)境。
[0033]蒸發(fā)器有兩個，兩個蒸發(fā)器串聯(lián)設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內?？墒顾∑鲀壤鋮s水的水溫更均勻。
[0034]冷浸水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設置。其中，粗濾層起初級過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網(wǎng)表面，海綿層設于濾紙膜上，配合起到進一步過濾的作用。
[0035]粗濾層是主要由蛭石、沙粒和活性炭組成的混合層，粗濾層中蛭石、沙粒和活性炭的質量比為2:5:3。
[0036]粗濾層的厚度為6cm,海綿層的厚度為8cm ；
[0037]篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
[0038]隔熱夾層為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料或軟木中的一種或多種。
[0039]模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為120cm，內套高度為60cm ；
[0040]外套為中空的長方體結構，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為61cm ；
[0041]冷浸水入口和冷浸水出口分別設于內套側壁上,冷浸水入口位于冷浸水滲濾層上方，冷浸水出口位于冷浸水滲濾層下方；
[0042]水浴器的側壁上設有水浴進水口 12和水浴出水口 13，水浴器內設有混勻器14 ;混勻器由電機和風扇葉相連接組成，其作用主要是對冷卻水進行攪拌，使水浴器內各處的冷卻水保持一致的溫度；
[0043]水浴器的側壁上還設有減壓閥15，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的，在水浴器上設置減壓閥，可保證水浴器及冷卻水冷凝系統(tǒng)的壓力安全。
[0044]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置,應用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗。
[0045]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗需求，裝入厚度為55cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產生冷浸效果，并通過冷卻水冷凝系統(tǒng)對水浴器中的冷卻水溫度進行調節(jié)，從而模擬冷浸田的自然土壤環(huán)境；其中，冷卻水冷凝系統(tǒng)中壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器組成循環(huán)回路，壓縮機的壓縮空氣先送至冷凝器，經(jīng)過冷凝器降溫后，先由過濾器進行過濾，再送至蒸發(fā)器與冷卻水進行熱交換，從而使冷卻水降溫，經(jīng)過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機循環(huán)利用。
[0046]實施例2
[0047]本實施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，與實施例1相比較，其不同之處在于，冷浸水滲濾層中，粗濾層的厚度為5cm，海綿層的厚度為6cm ;模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為90cm，內套高度為45cm ;外套為中空的長方體結構，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為46cm。
[0048]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗需求，裝入厚度為40cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。
[0049]實施例3
[0050]本實施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，與實施例1相比較，其不同之處在于，冷浸水滲濾層中，粗濾層的厚度為3cm，海綿層的厚度為4cm ;模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60cm，內套高度為15cm ;外套為中空的長方體結構，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16cm。
[0051]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗需求，裝入厚度為15cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。
[0052]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【權利要求】
1.用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層；模擬器上設有冷浸水入口和冷浸水出口。
2.根據(jù)權利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述冷卻水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、空氣過濾器、蒸發(fā)器和底座，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
3.根據(jù)權利要求2所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細管； 蒸發(fā)器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器。
4.根據(jù)權利要求2所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器有兩個，兩個蒸發(fā)器串聯(lián)設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內。
5.根據(jù)權利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述冷浸水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設置。
6.根據(jù)權利要求5所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述粗濾層的厚度為3?6cm,海綿層的厚度為4?8cm ； 篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
7.根據(jù)權利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60?120cm，內套高度為20?60cm ； 外套為中空的長方體結構，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16?61cm ； 冷浸水入口和冷浸水出口分別設于內套側壁上，冷浸水入口位于冷浸水滲濾層上方，冷浸水出口位于冷浸水滲濾層下方； 水浴器的側壁上設有水浴進水口和水浴出水口，水浴器內設有混勻器； 水浴器的側壁上還設有減壓閥。
【文檔編號】G01N33/24GK203798803SQ201420081591
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2014年2月25日
【發(fā)明者】楊少海, 解開治, 徐培智, 盧鈺升, 顧文杰, 李文英, 蔣瑞萍, 孫麗麗 申請人:廣東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所