专利名称：一种用于空间植物培养的气液分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及载人航天受控生态生保技术研究领域，特别涉及一种用于空间植物培养的气液分离装置。
背景技术：
空间环境下高等植物的长期栽培对于人类了解植物在空间的生长发育规律、利用空间特殊条件进行植物诱变育种、建立受控生态生保系统具有重要作用。在空间植物培养过程中，植物所处的密闭环境中由于植物蒸腾和水分蒸发，会产生大量的水气混合物，这些混合物在一定程度上会增加环境湿度，并且在空间微重力条件下，气液相不会自然分开，因此，如何在空间微重力条件下实现密闭环境中的气液分离和水分回收，是空间植物栽培需解决的关键技术，也是植物空间环境下植物正常生长的保障。在地面环境中，气液混合物依赖于重力作用可以实现分离；空间微重力环境下，气液分离可依赖运动部件，利用运动产生对流体的力场作用实现气液分离，如离心力；在空间环境条件下，这些部件存在着分离负荷相对较小、体积大、功耗大等缺点。
实用新型内容本实用新型提供一种在空间微重力条件下，植物栽培室中的气液分离装置，以达到小型密闭环境中湿度控制和水分回收的目的。本实用新型装置包括冷凝水腔、半导体制冷片、散热板、散热风扇、蠕动泵、储水箱、进水管、出水管，所述冷凝水腔为封闭腔体，一面为多孔板、其余面为不锈钢板；所述半导体制冷片冷端连接在与所述多孔板相对的不锈钢板上；所述半导体制冷片热端与所述散热板相连；所述散热板连有所述散热风扇；所述冷凝水腔的进水口通过所述进水管与所述储水箱相连；所述冷凝水腔的所述出水口通过和出水管与所述蠕动泵、所述储水箱相连；所述冷凝水腔、蠕动泵、储水箱、进水管和出水管组成水循环回路。所述水循环回路通过蠕动泵抽吸形成水流。所述多孔板的材质为不锈钢。所述多孔板厚度为Imm,上面布满微孔,微孔的平均孔径为5 μ m。所述半导体制冷片为2 4片，每片由N型半导体元件和P型半导体元件联结而成，通电时，电流由N型半导体元件流向P型半导体元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型半导体元件流向N型元件的接头P型半导体元件，成为热端。本实用新型的有益效果本实用新型基于亲水性多孔板的毛细作用原理进行气液分离，该方法的完成不依赖于重力，可在空间微重力条件下，实现液态水的分离和回收。本实用新型体积小、能耗低，不仅可应用于空间小型密闭环境的气液分离，在地面环境中同样适用。
图1 一种用于空间植物培养的气液分离装置工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种用于空间植物培养的气液分离装置，用于空间小型密闭栽培环境中的湿度控制和水分回收，主要包括冷凝水腔1、半导体制冷片2、散热板3、散热风扇4、蠕动泵5、储水箱6、进水管7和出水管8 ;冷凝水腔I为封闭腔体，一面为多孔板9、其余面为不锈钢板；半导体制冷片2冷端连接在与多孔板9相对的不锈钢板上；半导体制冷片2热端与散热板3相连；散热板3连有散热风扇4 ;冷凝水腔I的进水口通过进水管7与储水箱6相连；冷凝水腔I的出水口通过出水管8与蠕动泵5、储水箱6相连；冷凝水腔1、蠕动泵5、储水箱6、进水管7和出水管8组成水循环回路。为了验证空间微重力环境下该装置的适用性，将多孔板9与冷凝水腔I形成的封闭腔体分别水平、垂直放置进行验证。该装置启动时，利用蠕动泵5从储水箱6中缓缓抽水，至冷凝水腔I中充满水，且进水管7和出水管8中无气泡，此时，冷凝水腔I中进、出水量相等，多孔板9表面形成铺展的水膜，且水膜两侧的气液介质建立了动态平衡。随着植物的蒸腾作用和水分蒸发，植物栽培环境中的湿度会缓慢增加，当环境中的湿度高于设定值时，半导体制冷片2被启动，冷凝水腔I以及多孔板9表面温度在冷端作用下温度降低，当该温度低于环境中的露点温度时，环境中水气混合物中的水分会凝结在多孔板9表面，凝结的液体经毛细孔进入冷凝水腔1，随着蠕动泵5作用经出水管8进入储水箱6，实现了栽培环境中的气液分离和水分回收。为保证整个气液分离和水分回收过程的实现，必须严格控制蠕动泵5的转速，转速过高则会将多孔板9中的铺展水膜两侧平衡打破，气体由毛细孔进入冷凝水腔1，气液分离过程无法实现。因此，该装置使用过程中，应准确控制蠕动泵5的转速，提前建立多孔板两侧的气液平衡，以便于该装置的正常运行。
权利要求1.一种用于空间植物培养的气液分离装置，包括冷凝水腔(1)、半导体制冷片(2)、散热板(3)、散热风扇(4)、蠕动泵(5)、储水箱(6)、进水管(7)和出水管(8)，其特征在于所述冷凝水腔(1)为封闭腔体，一面为多孔板(9)，其余面为不锈钢板；所述半导体制冷片(2) 冷端连接在与所述多孔板(9)相对的不锈钢板上；所述半导体制冷片(2)热端与所述散热板(3)相连；所述散热板(3)连有所述散热风扇(4);所述冷凝水腔(1)的进水口通过所述进水管(7 )与所述储水箱(6 )相连；所述冷凝水腔(1)的出水口通过所述出水管(8 )与所述蠕动泵(5 )、所述储水箱(6 )相连；所述冷凝水腔(1)、蠕动泵(5 )、储水箱(6 )、进水管(7 )和出水管(8)组成水循环回路。
2.根据权利要求1所述的用于空间植物培养的气液分离装置，其特征在于所述水循环回路通过蠕动泵(5)抽吸形成水流。
3.根据权利要求1所述的用于空间植物培养的气液分离装置，其特征在于所述多孔板(9)为不锈钢多孔板。
4.根据权利要求1所述的用于空间植物培养的气液分离装置，其特征在于所述多孔板(9)厚度为1mm ;板上布满微孔,微孔孔径为5μm。
5.根据权利要求1所述的用于空间植物培养的气液分离装置，其特征在于所述半导体制冷片(2)为2-4片，每片由N型半导体元件和P型半导体元件联结而成。
专利摘要本实用新型涉及一种用于空间植物培养的气液分离装置，它包括冷凝水腔、半导体制冷片、散热板、散热风扇、蠕动泵、储水箱、进水管和出水管；冷凝水腔为封闭腔体，一面为多孔板，其余面为不锈钢板；半导体制冷片冷端连接在与所述多孔板相对的不锈钢板上；半导体制冷片热端与散热板相连；散热板连有散热风扇；冷凝水腔的进水口通过进水管与储水箱相连；冷凝水腔的出水口通过出水管与蠕动泵、储水箱相连，冷凝水腔、蠕动泵、储水箱、进水管和出水管组成水循环回路。在空间植物培养过程中，使用本实用新型可以实现小型密闭环境中的湿度控制和水分回收。
文档编号B01D49/00GK202876589SQ20122051313
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者袁俊霞, 赵仁滨, 张文德, 李飞 申请人:北京天辰空间生物医药研发有限公司