[實用新型]一種用于空間植物培養的氣液分離裝置

有效

• 申請號: 201220513136.9
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN202876589U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 袁俊霞;趙仁濱;張文德;李飛
• 申請（專利權）人: 北京天辰空間生物醫藥研發有限公司
• 主分類號: B01D49/00
• 分類號: B01D49/00;A01G9/24
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈

技術領域

本實用新型涉及載人航天受控生態生保技術研究領域，特別涉及一種用于空間植物培養的氣液分離裝置。

背景技術

空間環境下高等植物的長期栽培對于人類了解植物在空間的生長發育規律、利用空間特殊條件進行植物誘變育種、建立受控生態生保系統具有重要作用。在空間植物培養過程中，植物所處的密閉環境中由于植物蒸騰和水分蒸發，會產生大量的水氣混合物，這些混合物在一定程度上會增加環境濕度，并且在空間微重力條件下，氣液相不會自然分開，因此，如何在空間微重力條件下實現密閉環境中的氣液分離和水分回收，是空間植物栽培需解決的關鍵技術，也是植物空間環境下植物正常生長的保障。

在地面環境中，氣液混合物依賴于重力作用可以實現分離；空間微重力環境下，氣液分離可依賴運動部件，利用運動產生對流體的力場作用實現氣液分離，如離心力；在空間環境條件下，這些部件存在著分離負荷相對較小、體積大、功耗大等缺點。

實用新型內容

本實用新型提供一種在空間微重力條件下，植物栽培室中的氣液分離裝置，以達到小型密閉環境中濕度控制和水分回收的目的。

本實用新型裝置包括冷凝水腔、半導體制冷片、散熱板、散熱風扇、蠕動泵、儲水箱、進水管、出水管，所述冷凝水腔為封閉腔體，一面為多孔板、其余面為不銹鋼板；所述半導體制冷片冷端連接在與所述多孔板相對的不銹鋼板上；所述半導體制冷片熱端與所述散熱板相連；所述散熱板連有所述散熱風扇；所述冷凝水腔的進水口通過所述進水管與所述儲水箱相連；所述冷凝水腔的所述出水口通過和出水管與所述蠕動泵、所述儲水箱相連；所述冷凝水腔、蠕動泵、儲水箱、進水管和出水管組成水循環回路。

所述水循環回路通過蠕動泵抽吸形成水流。

所述多孔板的材質為不銹鋼。

所述多孔板厚度為1mm，上面布滿微孔，微孔的平均孔徑為5μm。

所述半導體制冷片為2~4片，每片由N型半導體元件和P型半導體元件聯結而成，通電時，電流由N型半導體元件流向P型半導體元件的接頭吸收熱量，成為冷端；由P型半導體元件流向N型元件的接頭P型半導體元件，成為熱端。

本實用新型的有益效果：

本實用新型基于親水性多孔板的毛細作用原理進行氣液分離，該方法的完成不依賴于重力，可在空間微重力條件下，實現液態水的分離和回收。?

本實用新型體積小、能耗低，不僅可應用于空間小型密閉環境的氣液分離，在地面環境中同樣適用。

附圖說明：

圖1?一種用于空間植物培養的氣液分離裝置工作原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種用于空間植物培養的氣液分離裝置，用于空間小型密閉栽培環境中的濕度控制和水分回收，主要包括冷凝水腔1、半導體制冷片2、散熱板3、散熱風扇4、蠕動泵5、儲水箱6、進水管7和出水管8；冷凝水腔1為封閉腔體，一面為多孔板9、其余面為不銹鋼板；半導體制冷片2冷端連接在與多孔板9相對的不銹鋼板上；半導體制冷片2熱端與散熱板3相連；散熱板3連有散熱風扇4；冷凝水腔1的進水口通過進水管7與儲水箱6相連；冷凝水腔1的出水口通過出水管8與蠕動泵5、儲水箱6相連；冷凝水腔1、蠕動泵5、儲水箱6、進水管7和出水管8組成水循環回路。

為了驗證空間微重力環境下該裝置的適用性，將多孔板9與冷凝水腔1形成的封閉腔體分別水平、垂直放置進行驗證。該裝置啟動時，利用蠕動泵5從儲水箱6中緩緩抽水，至冷凝水腔1中充滿水，且進水管7和出水管8中無氣泡，此時，冷凝水腔1中進、出水量相等，多孔板9表面形成鋪展的水膜，且水膜兩側的氣液介質建立了動態平衡。隨著植物的蒸騰作用和水分蒸發，植物栽培環境中的濕度會緩慢增加，當環境中的濕度高于設定值時，半導體制冷片2被啟動，冷凝水腔1以及多孔板9表面溫度在冷端作用下溫度降低，當該溫度低于環境中的露點溫度時，環境中水氣混合物中的水分會凝結在多孔板9表面，?凝結的液體經毛細孔進入冷凝水腔1，隨著蠕動泵5作用經出水管8進入儲水箱6，實現了栽培環境中的氣液分離和水分回收。

為保證整個氣液分離和水分回收過程的實現，必須嚴格控制蠕動泵5的轉速，轉速過高則會將多孔板9中的鋪展水膜兩側平衡打破，氣體由毛細孔進入冷凝水腔1，氣液分離過程無法實現。因此，該裝置使用過程中，應準確控制蠕動泵5的轉速，提前建立多孔板兩側的氣液平衡，以便于該裝置的正常運行。