本发明专利技术属于空气冷凝制水技术领域，公开了一种空气水分采集装置及方法，包括外壳、冷凝装置、出水管和底座；外壳底部连接底座顶部，外壳内部设置内胆，底座内部设置集水瓶，内胆底部通过出水管连通集水瓶，出水管上设置出水管密闭阀门；外壳与内胆之间设置冷凝装置，冷凝装置一端紧贴外壳内壁，另一端紧贴内胆外壁；外壳侧壁上设置进气管、抽气管、控制装置和能源装置，进气管和抽气管均与内胆内部连通，进气管上设置进气管密闭阀门，抽气管上设置抽气管密闭阀门；控制装置和能源装置均与冷凝装置连接。能够实现精确层位空气水的收集，提高取样精度，减少土壤扰动，便于高频检测，有效地减少人工工作量，方便在野外操作，成本低，实用性强。
【技术实现步骤摘要】
一种空气水分采集装置及方法
本专利技术属于空气冷凝制水
，涉及一种空气水分采集装置及方法。
技术介绍
土壤是发育在岩石风化物以及第四纪沉积物基础上的多孔多相(固、液、气三相)疏松表层，具有一定的肥力(水、肥、气、热)，可以生长植物。水在土壤中的运移过程其实就是水、气两种流态相互转换的过程，土壤中水的含量是决定植被生长的重要因素，对近地面空气和土壤内部孔隙空气水分的收集与测定是测量土壤中含水量的一个重要方式。现有技术中对空气水分采集时，一般是通过以电或燃油为能源的压缩机和蒸发器从土壤中直接抽取空气，通过冷凝的方式从空气中分离出水分来实现空气中水分的采集，但是这种技术需要消耗大量的能源。在能源方面，已有研究可以以太阳能发电的方式驱动电动机，从而带动压缩机工作，但该种方式需要比较高端的技术进行操作，野外作业成本及维护成本都很高，不适于广泛的普及推广；同时，采用泵抽取空气不能保证其空气来源的具体层位，很难进行精准层位的水汽研究。如果采用能够在指定深度采取空气水的装置虽然能够解决这一问题，但是需要将装置埋入土中静置一段时间，不仅耗时费力，不方便，而且对土壤扰动较大，不能排除挖土扰动对实验结果的影响，并且不利于对水汽进行高频检测。随着对水汽研究的深入，科研工作者迫切需要一种精准、无污染、方便的空气水分采集装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中空气水分采集能源损耗大、使用复杂且不能保证其空气来源的具体层位的缺点，提供一种空气水分采集装置及方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种空气水分采集装置，包括外壳、冷凝装置、出水管和底座；外壳底部连接底座顶部，外壳内部设置内胆，底座内部设置集水瓶，内胆底部通过出水管连通集水瓶，出水管上设置出水管密闭阀门；外壳与内胆之间设置冷凝装置，冷凝装置一端紧贴外壳内壁，另一端紧贴内胆外壁，冷凝装置用于冷凝内胆内部空气中的水分；外壳侧壁上设置进气管、抽气管、控制装置和能源装置，进气管和抽气管均与内胆内部连通，进气管上设置进气管密闭阀门，抽气管上设置抽气管密闭阀门；控制装置和能源装置均与冷凝装置连接，控制装置用于开启或关闭冷凝装置，能源装置用于给冷凝装置提供工作能量。本专利技术空气水分采集装置进一步的改进在于：还包括与能源装置和控制装置均连接的制热装置，制热装置一端紧贴外壳内壁，另一端紧贴内胆外壁，控制装置还用于开启或关闭制热装置，能源装置还用于给制热装置提供工作能量。所述冷凝装置包括若干第一半导体制冷片，所述制热装置包括若干第二半导体制冷片，第一半导体制冷片的制冷面紧贴内胆的外壁，第一半导体制冷片的制热面紧贴外壳的内壁；第二半导体制冷片的制热面紧贴内胆的外壁，第二半导体制冷片的制冷面紧贴外壳的内壁；所有的第一半导体制冷片和所有的第二半导体制冷片均与能源装置连接。所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片交错分布在外壳与内胆之间。所述能源装置包括电池放置盒、蓄电池和电量指示灯，电池放置盒与外壳外壁连接，蓄电池位于电池放置盒内部，蓄电池与冷凝装置和电量指示灯均连接，电量指示灯设置在控制装置、外壳或电池放置盒外壁，当5％≤蓄电池电量<20％时，电量指示灯17为黄色；当蓄电池电量<5％时，电量指示灯为红色；当20％≤蓄电池电量时，电量指示灯为绿色。所述进气管密闭阀门、抽气管密闭阀门和出水管密闭阀门的阀门控制端均位于外壳外部。所述内胆的内壁上设置疏水层，所述外壳为镂空式网状壳体。还包括散热装置，散热装置包括风扇和硅脂层；风扇一端固定连接外壳，另一端通过硅脂层连接冷凝装置；风扇与控制装置和能源装置均连接，控制装置用于开启或关闭风扇，能源装置还用于给风扇提供工作能量。所述底座的底部表面上设置若干支撑柱。本专利技术另一方面，一种空气水分采集方法，包括以下步骤：S1：关闭出水管密闭阀门和进气管密闭阀门，打开抽气管密闭阀门并通过抽气管将内胆内部的空气抽出；S2：内胆内部的空气全部抽出后关闭抽气管密闭阀门，将空气水分采集装置安装在预设位置；S3：打开出水管密闭阀门、进气管密闭阀门和冷凝装置，当收集瓶中的水量达到预设值时，关闭出水管密闭阀门取出收集瓶编号保存。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术空气水分采集装置，通过设置在外壳内部设置内胆，外壳与内胆之间设置冷凝装置，冷凝装置一端紧贴外壳内壁，另一端紧贴内胆外壁，通过冷凝装置将内胆内空气中的水汽冷凝，并通过底座内部设置的集水瓶进行收集，实现空气水分采集。其中，在外壳侧壁上设置进气管和抽气管，在进气管和抽气管分别设置进气管密闭阀门和抽气管密闭阀门，通过进气管密闭阀门和抽气管密闭阀门能够在需要时实现进气管和抽气管的密闭，将进气管密闭，再通过抽气管将内胆内的气体抽空，保证不受其他气体的影响，确保结果的准确性，通过将进气管直接连接到目标层位，通过进气管直接采集目标层位的空气，避免其他层位空气干扰，确保进入内胆的空气为目标层位空气，保证最终收集到的为所要研究的层位的气态水，避免大面积开挖，能够实现精确层位空气水的收集，提高了取样精度，减少了土壤扰动，便于高频检测，有效地减少人工工作量，在野外操作方便，成本低，实用性强。进一步的，设置能源装置和控制装置均连接的制热装置，制热装置一端紧贴外壳内壁，另一端紧贴内胆外壁，制热装置应用于内胆的清洁工作，在使用前和采集完一次水之后用纯净水冲洗内壁，释放掉冲洗用水之后内胆内壁会有部分水分停留，制热装置为内胆加热使内胆内壁停留的水分完全蒸发，避免内胆内物质对实验的影响。进一步的，所述冷凝装置包括若干第一半导体制冷片，所述制热装置包括若干第二半导体制冷片，半导体制冷片具有快速反应、一面制热一面制冷的特点，同时其产生的温差也较大。应用半导体制冷片为装置内胆快速制冷制热，以减少采集时间，提高工作效率。进一步的，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片交错分布在外壳与内胆之间，交错布置的方式使得内胆的制冷和制热更为均匀。进一步的，设置电量指示灯，根据电量指示灯的颜色判断蓄电池的电量，提醒使用者及时更换蓄电池。进一步的，进气管密闭阀门、抽气管密闭阀门和出水管密闭阀门的阀门控制端均位于外壳外部，便于操作。进一步的，内胆的内壁上设置疏水层，便于内胆内部冷凝水的收集，外壳采用镂空式网状设计，达到通风散热的目的。进一步的，还包括散热装置，散热装置包括风扇和硅脂层；风扇与控制装置和能源装置均连接；风扇一端通过硅脂层紧贴冷凝装置，另一端固定在外壳上，加快散热，提升冷凝效果。进一步的，底座的底部表面上设置若干支撑柱，支撑柱可以轻松的伸入土壤内部，这样有利于在野外不同条件安装放置。本专利技术空气水分采集方法，通过清洁内胆、半导体制冷片制热制冷达到在野外短时间内快速、多次、精准的从不同层位采集气态水，内胆在使用之前进行清理，避免其内部物质对采集结果的影响，通过半导体制冷片在短时间内营造大的温差，使得空气中的水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空气水分采集装置，其特征在于，包括外壳(5)、冷凝装置(6)、出水管(8)和底座(9)；/n外壳(5)底部连接底座(9)顶部，外壳(5)内部设置内胆(7)，底座(9)内部设置集水瓶(10)，内胆(7)底部通过出水管(8)连通集水瓶(10)，出水管(8)上设置出水管密闭阀门(14)；外壳(5)与内胆(7)之间设置冷凝装置(6)，冷凝装置(6)一端紧贴外壳(5)内壁，另一端紧贴内胆(7)外壁，冷凝装置(6)用于冷凝内胆(7)内部空气中的水分；/n外壳(5)侧壁上设置进气管(1)、抽气管(2)、控制装置(3)和能源装置(4)，进气管(1)和抽气管(2)均与内胆(7)内部连通，进气管(1)上设置进气管密闭阀门(12)，抽气管(2)上设置抽气管密闭阀门(13)；控制装置(3)和能源装置(4)均与冷凝装置(6)连接，控制装置(3)用于开启或关闭冷凝装置(6)，能源装置(4)用于给冷凝装置(6)提供工作能量。/n
【技术特征摘要】
1.一种空气水分采集装置，其特征在于，包括外壳(5)、冷凝装置(6)、出水管(8)和底座(9)；
外壳(5)底部连接底座(9)顶部，外壳(5)内部设置内胆(7)，底座(9)内部设置集水瓶(10)，内胆(7)底部通过出水管(8)连通集水瓶(10)，出水管(8)上设置出水管密闭阀门(14)；外壳(5)与内胆(7)之间设置冷凝装置(6)，冷凝装置(6)一端紧贴外壳(5)内壁，另一端紧贴内胆(7)外壁，冷凝装置(6)用于冷凝内胆(7)内部空气中的水分；
外壳(5)侧壁上设置进气管(1)、抽气管(2)、控制装置(3)和能源装置(4)，进气管(1)和抽气管(2)均与内胆(7)内部连通，进气管(1)上设置进气管密闭阀门(12)，抽气管(2)上设置抽气管密闭阀门(13)；控制装置(3)和能源装置(4)均与冷凝装置(6)连接，控制装置(3)用于开启或关闭冷凝装置(6)，能源装置(4)用于给冷凝装置(6)提供工作能量。
2.根据权利要求1所述的空气水分采集装置，其特征在于，还包括与能源装置(4)和控制装置(3)均连接的制热装置，制热装置一端紧贴外壳(5)内壁，另一端紧贴内胆(7)外壁，控制装置(3)还用于开启或关闭制热装置，能源装置(4)还用于给制热装置提供工作能量。
3.根据权利要求2所述的空气水分采集装置，其特征在于，所述冷凝装置(6)包括若干第一半导体制冷片，所述制热装置包括若干第二半导体制冷片，第一半导体制冷片的制冷面紧贴内胆(7)的外壁，第一半导体制冷片的制热面紧贴外壳(5)的内壁；第二半导体制冷片的制热面紧贴内胆(7)的外壁，第二半导体制冷片的制冷面紧贴外壳(5)的内壁；所有的第一半导体制冷片和所有的第二半导体制冷片均与能源装置(4)连接。
4.根据权利要求3所述的空气水分采集装置，其特征在于，所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片交错分布在外壳(5)与内胆(7)之间。
5.根据权利要求1所述的空气水分...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀花，郭超超，贾志峰，马延东，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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