【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间环境模拟，具体涉及一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统及模拟方法。
技术介绍
1、环境与气候变化是当今人类社会面临的重大挑战，认识地球大气物理化学过程与固、液态气溶胶相互作用，探索大气复合污染形成、转化机理及其与气象因素相互作用，是研究大气污染的生态环境、健康和气候效应，发展区域性灾害天气和突发性环境事件预测预报方法的基础。当前，对于云/气溶胶的监控方法主要有地面监控、机载监控和卫星监控三种，相关部分在中国专利公告号为“cn101769831b”的名称为“一种雾水和自动分类气溶胶的采集装置及其应用方法”及中国专利公告号为“cn106556559a”的名称为“一种云/气溶胶的监测方法、装置和系统”的文本中均有所记载。然而，地面监控方法只能获得单点的云/气溶胶数据，难以获得较大范围、垂直分布信息；机载监控可采用激光雷达，但不能定点测量区域的云/气溶胶随时间变化信息，且受恶劣天气及航空管制影响，工作时间受到限制；卫星监控目标是全球大范围数据，分辨率较差，且受轨道限制也不能对定点进行连续监控。为此，建立针对气溶胶与云雾相互作用验证的实验舱系统，通过人工模拟的方式再现气溶胶与云雾环境，进而为气溶胶与云雾的相互作用研究提供一个有效的空间场所，就显得尤为重要。目前，业内尚未有关于该类实验舱系统的设计先例；也因此，如何研发出一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，以便于实现气溶胶与云雾环境的人工模拟控制，进而能开展气溶胶和云化学等多相大气(光)化学研究，成为本领域所亟待解决的技术难题。
技术实现思
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，该系统不仅为气溶胶与云雾环境的人工模拟控制提供了基础平台，同时模块布局合理且功能全面，操作简单便捷，有利于气溶胶与云雾的相互作用研究的有效开展。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：包括外壁布置换热层的实验舱、与换热层相连通的温控组件以及与实验舱内腔连通的真空抽气组件，其中：
4、温控组件包括升温子模组，该升温子模组包括可自加热的高温载冷剂储罐，高温载冷剂经由高温载冷剂储罐的出口排出后，经带有主回路泵的进口管路进入换热层进口，并经由连接换热层出口的回流管路回流至高温载冷剂储罐内，进口管路和回流管路上还跨接有膨胀模块；温控组件还包括降温子模组，降温子模组包括冷却塔，冷却塔处介质依序经由机组冷却泵、低温卤水机组及载冷剂泵后连通低温载冷剂储罐，低温载冷剂储罐进口连通高温载冷剂储罐与主回路泵之间的一段回流管路上，且低温载冷剂储罐出口连通进口管路；
5、真空抽气组件包括真空泵；沿抽气方向，实验舱内腔气体依序经由风机、第一调节阀cv1后进入真空泵的进气端；风机与真空泵之间的一段管路上连通有补气管路，补气管路上布置第二调节阀cv2。
6、优选的，温控组件还包括主流道串联于主回路泵进口处的进口管路上的第一三通阀twv1，第一三通阀twv1的旁侧出口连通回流管路。
7、优选的，低温卤水机组包括温度范围为-40-+10℃的第一低温卤水机组和温度范围为-70--40℃的第二低温卤水机组；冷却塔处介质经由机组冷却泵抽出后，分为两条支路连通低温载冷剂储罐，其中一条支路布置第一低温卤水机组，另一条支路依序串联第二低温卤水机组、第二三通阀twv2及载冷剂泵；第二三通阀twv2的旁侧出口连通第一低温卤水机组的出口。
8、优选的，还包括搅拌组件，搅拌组件包括同轴布置于实验舱内腔处的磁吸叶轮，实验舱外布置有磁力源，从而通过磁力源的磁力驱动带动位于实验舱内腔处的磁吸叶轮产生回转动作。
9、优选的，该系统还包括连通实验舱内腔的复压组件，复压组件包括彼此并联的自动气阀和手动气阀。
10、优选的，该系统还包括布置于实验舱内腔处的传感器组，传感器组获得的温度信号传送给温度变送器，由温度变送器送至给pid调节表，pid调节表分析数据后调节温控组件工作状态；传感器组获得的的压力信号经转换后成为可读取的标准电压信号，该标准电压信号送至pid调节表，pid调节表经过分析处理后，进行真空泵的抽速调节；
11、优选的，所述传感器组包括沿实验舱轴向依序布置的第一温湿度传感器ht1、第二温湿度传感器ht2和压力传感器p1，三者间隔均等，且在垂直于实验舱轴线的横截面上，第一温湿度传感器ht1、第二温湿度传感器ht2和压力传感器p1均位于偏离轴心1/2半径处；还包括贴附实验舱内腔壁的三组以上的温压传感器pt1，各温压传感器pt1沿实验舱轴向依序均布；还包括沿实验舱轴向依序均布的第一温度传感器t1和沿所述横截面的径向依序均布的第二温度传感器t2；测量边界层温度的第三温度传感器t3的其中一组布置于实验舱内腔壁处，其他各第三温度传感器t3沿实验舱的径向向内依序递进布置。
12、优选的，实验舱的内部体积不小于8.5m3；实验舱在101325pa时，温度范围为-50-+40℃。
13、优选的，实验舱壁面结构由外向内依次包括第一层不锈钢板表层、聚氨酯发泡保温层、第二层不锈钢板表层、换热层及第三层容器内层不锈钢舱壁。
14、优选的，模拟方法，该模拟方法应用所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于包括以下步骤：
15、s1、低温环境模拟步骤：
16、s1-1、机组冷却泵将冷却塔内经过空气冷却的水运输至低温卤水机组内，从而将水的温度降低至-40-+10℃和-70--40℃；
17、s1-2、低温卤水机组将低温的水运输至低温载冷剂储罐储存；
18、s1-3、低温载冷剂储罐的低温载冷剂通过主回路泵运输至实验舱的换热层，来降低实验舱的温度；
19、s1-4、通过调节高温载冷剂储罐的高温载冷剂和低温载冷剂储罐的低温载冷剂的流量，来改变载冷剂的温度，从而对实验舱的降温速率进行调节；
20、s2、高温环境模拟步骤：
21、s2-1、高温载冷剂储罐处的电加热带工作，加热内部的高温载冷剂；
22、s2-2、高温载冷剂通过膨胀模块进行膨胀制冷，以调节高温载冷剂的温度；
23、s2-3、主回路泵将达到目标温度的高温载冷剂运输到实验舱的换热层，实验舱实现升温目的；
24、s3、真空环境模拟步骤：
25、s3-1、根据实验舱的控制压力及抽速需求不同，选择打开真空泵的第一调节阀cv1，将实验舱内部气体以不同速率抽出；
26、s3-2、通过用于监控实验舱内腔的真空计监测实验舱内部气体的温度降低速率，或配合调节真空泵抽速或第一调节阀cv1开度，实现抽空速率控制，来改变目标真空度的大小；或调节第二调节阀cv2开度，来减小目标真空度；从而实现实验舱内部气体降温速率控制目的；
27、s4、气固混合环境模拟步骤：
28、磁吸叶轮速度可以根据输入电源本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：包括外壁布置换热层(11)的实验舱(10)、与换热层(11)相连通的温控组件(20)以及与实验舱(10)内腔连通的真空抽气组件(30)，其中：
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：温控组件(20)还包括主流道串联于主回路泵(22)进口处的进口管路上的第一三通阀TWV1，第一三通阀TWV1的旁侧出口连通回流管路。
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：低温卤水机组包括温度范围为-40-+10℃的第一低温卤水机组(28a)和温度范围为-70--40℃的第二低温卤水机组(28b)；冷却塔(24)处介质经由机组冷却泵(25)抽出后，分为两条支路连通低温载冷剂储罐(27)，其中一条支路布置第一低温卤水机组(28a)，另一条支路依序串联第二低温卤水机组(28b)、第二三通阀TWV2及载冷剂泵(26)；第二三通阀TWV2的旁侧出口连通第一低温卤水机组(28a)的出口。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种气溶胶与云雾相互作用验
5.根据权利要求1或2或3所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：该系统还包括连通实验舱(10)内腔的复压组件(50)，复压组件(50)包括彼此并联的自动气阀和手动气阀。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：该系统还包括布置于实验舱(10)内腔处的传感器组，传感器组获得的温度信号传送给温度变送器，由温度变送器送至给PID调节表，PID调节表分析数据后调节温控组件(20)工作状态；传感器组获得的的压力信号经转换后成为可读取的标准电压信号，该标准电压信号送至PID调节表，PID调节表经过分析处理后，进行真空泵(31)的抽速调节。
7.根据权利要求6所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：所述传感器组包括沿实验舱(10)轴向依序布置的第一温湿度传感器HT1、第二温湿度传感器HT2和压力传感器P1，三者间隔均等，且在垂直于实验舱(10)轴线的横截面上，第一温湿度传感器HT1、第二温湿度传感器HT2和压力传感器P1均位于偏离轴心1/2半径处；还包括贴附实验舱(10)内腔壁的三组以上的温压传感器PT1，各温压传感器PT1沿实验舱(10)轴向依序均布；还包括沿实验舱(10)轴向依序均布的第一温度传感器T1和沿所述横截面的径向依序均布的第二温度传感器T2；测量边界层温度的第三温度传感器T3的其中一组布置于实验舱(10)内腔壁处，其他各第三温度传感器T3沿实验舱(10)的径向向内依序递进布置。
8.根据权利要求7所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：实验舱(10)的内部体积不小于8.5m3；实验舱(10)在101325Pa时，温度范围为-50-+40℃。
9.模拟方法，该模拟方法应用如权利要求1所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的模拟方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：包括外壁布置换热层(11)的实验舱(10)、与换热层(11)相连通的温控组件(20)以及与实验舱(10)内腔连通的真空抽气组件(30)，其中：
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：温控组件(20)还包括主流道串联于主回路泵(22)进口处的进口管路上的第一三通阀twv1，第一三通阀twv1的旁侧出口连通回流管路。
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：低温卤水机组包括温度范围为-40-+10℃的第一低温卤水机组(28a)和温度范围为-70--40℃的第二低温卤水机组(28b)；冷却塔(24)处介质经由机组冷却泵(25)抽出后，分为两条支路连通低温载冷剂储罐(27)，其中一条支路布置第一低温卤水机组(28a)，另一条支路依序串联第二低温卤水机组(28b)、第二三通阀twv2及载冷剂泵(26)；第二三通阀twv2的旁侧出口连通第一低温卤水机组(28a)的出口。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：还包括搅拌组件，搅拌组件包括同轴布置于实验舱(10)内腔处的磁吸叶轮(41)，实验舱(10)外布置有磁力源(42)，从而通过磁力源(42)的磁力驱动带动位于实验舱(10)内腔处的磁吸叶轮(41)产生回转动作。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种气溶胶与云雾相互作用验证实验舱系统，其特征在于：该系统还包括连通实验舱(10)内腔的复压组件(50)，复压组件(50)包括彼此并联的自动气阀和手动气阀。
6.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：张秀平，昝世超，周俊海，王寿川，赵盼盼，胡继孙，郎嘉琪，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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