一種使植物葉片表面結霜的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于農業(yè)氣象災害監(jiān)測與控制領域，具體涉及模擬植物結霜環(huán)境的技術，本實用新型為植物霜凍害試驗提供了一種裝置與方法。
【背景技術】
[0002]霜凍是我國四大災害之一，研究植物霜凍機理對減小霜凍危害，提高作物產量具有重要意義，在早春時節(jié)容易發(fā)生輻射型霜凍，植物葉片表面上經常會有結霜，俗稱白霜或輻射霜，白霜會加速植物葉片內細胞破裂的速度，因此不利于植物霜凍的保護，因此研究白霜的生成對于植物霜凍保護具有重要意義。結霜多發(fā)生在晴朗無風的夜晚，植物除了與空氣對流換熱外，還向大氣散發(fā)熱量，所以其體溫比氣溫明顯偏低，當葉片溫度低于周圍空氣的霜點時，空氣中水汽就會在葉片上凝結，因此可以看出，葉片結霜主要與葉片溫度，周圍空氣溫度，空氣相對濕度以及周圍氣流速度大小有關。
[0003]限于田間試驗周期較長，不確定因素多，季節(jié)性明顯，而且受地域限制，因此目前常用人工氣候箱來模擬霜凍環(huán)境，其原理是通過強對流制冷原理，即風道內風機將熱空氣吸入風道內，通過蒸發(fā)器對流換熱使空氣冷卻，再通過風機使冷空氣吹入箱體中，由于該裝置降溫原理與植物結霜機理明顯不同，因此并不能是植物結霜。
[0004]植物葉片表面結霜的必需條件為植物葉片溫度低于周圍空氣的霜點，因此可以通過輻射制冷的原理實現(xiàn)，國內授權公告號為CN 2513043Y的“輻射冷卻吊頂的防結露裝置”的專利文件介紹了一種輻射冷卻吊頂的防結露裝置，在吊頂表面設置一層或多層對室內物體輻射光波具有較高透射率的隔離層材料，材料之間以及吊頂表面之間形成與室內空氣隔離開的氣體或真空夾層，可以防止吊頂表面結露以及形成下降氣流，缺點是霜凍環(huán)境溫度相對于室內建筑環(huán)境溫度要低很多，空氣夾層的熱阻并不能防止薄膜夾層的結露或結霜。
[0005]羅超等人為研究翅片管式蒸發(fā)器結霜性能，建立了結霜性能試驗臺，在低溫工況下，對一小型間冷式制冷裝置的蒸發(fā)器結霜過程進行了研究，考慮了空氣相對濕度、空氣流速，制冷劑流量等對蒸發(fā)器性能的影響，但其研究對象蒸發(fā)器為主動降溫，活體植物(5)葉片則是由于輻射換熱為被動降溫，所以結霜環(huán)境不一樣，所以此裝置并不適用于植物結霜。
[0006]美國登記號為H229的專利提出了可以實現(xiàn)樣品結霜的一種裝置，該裝置通過一個調解箱將空氣溫度與濕度調制到設定值，通入到放置有樣品的試驗箱中，然后開啟箱頂的蒸發(fā)器吸收植物發(fā)射的長波，但是其箱頂蒸發(fā)器容易結霜，制冷效率大大降低，濕度的控制比較復雜，而且箱體中未考慮風速的控制。
[0007]澳大利亞H.Marellous設計了一種實現(xiàn)植物結霜的裝置，通過對流使箱內空氣溫度與植物葉片溫度降低到設定值，然后打開箱體頂部的蒸發(fā)器，不斷吸收植物葉片發(fā)射的長波能量導致植物葉片溫度降低，通過雙層薄膜隔離了輻射制冷與對流制冷，空氣濕度的控制是通過在箱體中放置冰水混合物，但雙層薄膜的設計降低了裝置的長波透射性，從而使輻射換熱效率降低，另一方面該冰水混合物產生的濕度不可控，造成箱體壁面結霜而影響傳熱效果，從而造成能源浪費。
[0008]現(xiàn)有技術中，沒有模擬風速的裝置，箱體內的空氣相對濕度不可控，因此影響結霜的控制參數不齊全或不可調節(jié)，而且參與輻射換熱的制冷蒸發(fā)器的效率不高，同時造成了能源的浪費。

【發(fā)明內容】

[0009]本實用新型的目的在于提供一種使植物葉片表面結霜的裝置，通過增加風速調節(jié)系統(tǒng)(3)，以實現(xiàn)試驗箱(22)內風速的調控；通過濕度控制系統(tǒng)(6)向試驗箱(22)內通入濕氣，以簡化加濕方法而且加濕量可控；通過將輻射蒸發(fā)器(73)放置在試驗箱(22)底部，達到只使用一層薄膜就可達到輻射換熱目的，從而增大蒸發(fā)器與植物的輻射換熱效率，提高能源利用效率。
[0010]為了解決以上技術問題，本實用新型采用的具體技術方案如下:
[0011]一種使植物葉片表面結霜的裝置，包括強對流制冷系統(tǒng)(I)、箱體(2)、活體植物
(5)和物品架(8)，其特征在于還包括:風速調節(jié)系統(tǒng)(3)、控制系統(tǒng)(4)、濕度控制系統(tǒng)(6)和輻射制冷系統(tǒng)(7);所述的強對流制冷系統(tǒng)⑴包括制冷動力組件(11)、出風口(12)、溫度傳感器(13)、風窗(14)、對流風扇(15)、進風口(16)、強制對流制冷蒸發(fā)器(17)和圍板
(18)，箱體(2)從下到上依次分為動力箱(21)、試驗箱(22)和控制箱(23)三個部分，活體植物(5)放置在物品架⑶上，制冷動力組件(11)固定于動力箱(21)內底面，圍板(18)與試驗箱(22)壁面形成風道夾層；圍板(18)上方開有進風口(16)，下方開有出風口(12)，風窗(14)固定于圍板(18)上完全籠罩進風口(16)，試驗箱(22)內壁面從上到下依次固定有對流風扇(15)與強對流蒸發(fā)器(17)，溫度傳感器(13)位于距活體植物(5)葉片附近5cm以內。
[0012]所述的風速調節(jié)系統(tǒng)(3)包括調速風扇(31)和風速傳感器(32);調速風扇(31)固定于試驗箱(22)內側壁面，風速傳感器(32)位于活體植物葉片1cm以內。
[0013]所述的濕度控制系統(tǒng)(6)包括加濕器￠1)、加濕管路￠2)和濕度傳感器￠2);加濕器￠1)置于動力箱(21)內底面，加濕管路￠2)固定在試驗箱(22)內側壁面，濕度傳感器(62)放置在距活體植物(5)葉片附近5cm范圍以內。
[0014]所述的輻射制冷系統(tǒng)(7)包括對長波具有高透射率的薄膜(71)、干燥劑(72)、輻射制冷蒸發(fā)器(73)、保溫板(74)和葉子溫度傳感器(75);薄膜(71)覆蓋在保溫板(74)上，干燥劑(72)固定在保溫板(74)的內壁面，輻射制冷蒸發(fā)器(73)與保溫板(74)固定在試驗箱(22)內底面，薄膜(71)、保溫板(74)與試驗箱(22)底部形成密封的空氣夾層，薄膜(71)與輻射蒸發(fā)器(73)的距離要求為保證薄膜(71)溫度大于試驗箱(22)內空氣的露點溫度。
[0015]根據所述的一種使植物葉片表面結霜的裝置的結霜方法，其特征在于包括以下步驟:
[0016]步驟一，打開強對流制冷系統(tǒng)(I)，設定目標氣溫值為T。，將試驗箱(22)內氣溫Ta與活體植物(5)葉片溫度IY快速降至設定溫度T。，保持氣溫T。不變；
[0017]步驟二，啟動輻射制冷系統(tǒng)(7)，使活體植物(5)葉片溫度IY降低至與試驗箱(22)內氣溫Ta之差為設定值T:后，維持溫差T:不變；
[0018]步驟三，打開風速調節(jié)系統(tǒng)(3)，設定風速大小為V。；
[0019]步驟四，啟動濕度控制系統(tǒng)(6)，加濕持續(xù)時間達到設定時間T后，活體植物(5)葉片結霜，關閉濕度控制系統(tǒng)(6)，觀察活體植物(5)葉片的表面結霜情況。
[0020]所述的風速V。大小范圍為O?3m/s ;目標氣溫值T。為_2?0°C ;溫差T # 2?5。。。
[0021]:當觀察活體植物葉片上表面結霜，將活體植物(5)倒置于物品架⑶下方；觀察活體植物葉片下表面結霜時，將活體植物(5)正置于物品架(8)上方。
[0022]本實用新型的原理:在自然界結霜環(huán)境中，植物結霜與植物溫度、空氣溫度、空氣濕度和氣流速度有關；在本實用新型中，植物溫度通過輻射制冷系統(tǒng)(7)與植物葉片的熱交換來實現(xiàn)，空氣溫度通過強制對流制冷系統(tǒng)(I)來實現(xiàn)，空氣濕度通過濕度控制系統(tǒng)(6)實現(xiàn)，氣流速度大小通過風速調節(jié)系統(tǒng)(3)實現(xiàn)。
[0023]濕度控制系統(tǒng)(6)原