一种教学型温室效应模拟装置的制作方法

一种教学型温室效应模拟装置
【技术领域】
1.本发明涉及教学实验装置技术领域，特别涉及一种教学型温室效应模拟装置。


背景技术：

2.随着气候变化持续加剧，近年来研究发现温室效应会导致作物营养品质下降，会给人类健康带来隐患，但目前还不能拿出解决方案。目前用于二氧化碳富集技术的face(free air concentrationenrichment)实验设备成本高昂，设备短缺，这严重限制了科学研究。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种操作简单，方便，安全且成本低的教学型温室效应模拟装置。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现：
5.一种教学型温室效应模拟装置，包括：
6.植物培养室，室内密闭并培育有植物；
7.二氧化碳发生器，生成二氧化碳；
8.传输管道，一端连接所述二氧化碳发生器；
9.气体分散器，包括进气端和多个出气端，所述进气端与所述传输管道的另一端连接，多个所述出气端分别与所述植物培养室的不同位置连接；
10.气体流速调节阀，设于所述传输管道上并调节传输管道内的气流流速。
11.在其中一个实施例中，所述二氧化碳发生器包括分别容纳不同发生剂的第一反应室和第二反应室，所述第一反应室与第二反应室连通，所述第二反应室与所述传输管道连通，所述第一反应室内的发生剂导入所述第二反应室内并与第二反应室内的发生剂反应生成二氧化碳。
12.在其中一个实施例中，所述第一反应室内容纳的发生剂为柠檬酸溶液，所述第二反应室内容纳的发生剂为碳酸氢钠溶液。
13.在其中一个实施例中，所述第一反应室和第二反应室由柔性材料的瓶体构成。
14.在其中一个实施例中，所述第一反应室与第二反应室经有吸管连通，所述吸管一端插入所述第一反应室内的发生剂、另一端悬于所述第二反应室的发生剂上方。
15.在其中一个实施例中，所述第一反应室与第二反应室之间还设有导管，导管两端分别悬于所述第一反应室中发生剂与第二反应室中发生剂的上方。
16.在其中一个实施例中，所述第二反应室上设有压力缓冲计。
17.在其中一个实施例中，所述气体流速调节阀的输入端连接有阻尼器。
18.在其中一个实施例中，所述植物培养室由全透光聚烯烃薄膜和钢管骨架围设形成、顶部设有拉链，拉开或拉合所述拉链可打开或封闭所述植物培养室。
19.在其中一个实施例中，还包括：
20.气体检测器，与所述植物培养室通过软管连接，所述气体检测器检测并显示所述植物培养室内二氧化碳浓度。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明教学型温室效应模拟装置，实现植物生产环境二氧化碳的调控，材料简单易得，便于手工搭建，适宜教学示范；二氧化碳流速调节精确，植物培养室内扩散均匀，实验精度高；装设有压力缓冲计，设备安全性高，适合教学中学生操作。
【附图说明】
22.图1是本发明示意图。
【具体实施方式】
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.请参考图1，一种教学型温室效应模拟装置，包括：植物培养室6，二氧化碳发生器，传输管道，气体分散器7和气体流速调节阀5。植物培养室 6模拟了植物的生长环境，室内密闭并培育有植物。为了进一步模拟二氧化碳升高的条件下植物的生长效应，设置用于生成二氧化碳的二氧化碳发生器，并将之与植物培养室6连通，向植物培养室6内输入二氧化碳。具体的，设置传输管道，一端连接二氧化碳发生器，另一端可与植物培养室6连通。作为优选，传输管道为柔性管道，便于灵活调整二氧化碳发生器和植物培养室6的相对位置，并防止传输管道损坏，气体泄露。
27.为了使二氧化碳较为均匀地将扩散至植物培养室6，设置有气体分散器 7，其包括进气端和多个出气端。气体分散器7的进气端与上述传输管道的另一端连接，多个出气端分别与植物培养室6的不同位置连接，即通过气体分散器7将传输管道与植物培养室6连通，通过气体分散器7位于植物培养室6不同位置的多个出气端，将二氧化碳分散导入植物培养室6。考虑到二氧化碳相对质量较高，作为优选，出气端设于植物培养室6的顶部。当然，出气端可以是两个、三个、四个、五个等，在此不限制数量，优选地，出气端具有两个，并设于植物培
养室6的顶部中间位置。
28.本实施例的教学型温室效应模拟装置还包括气体流速调节阀5，用于调节气流大小。气体流速调节阀5设于传输管道上并调节传输管道内的二氧化碳的气流流速，从而控制植物培养室6内的二氧化碳浓度。
29.在其中一个实施例中，二氧化碳发生器包括分别容纳不同发生剂的第一反应室1和第二反应室2。其中，第一反应室1与第二反应室2连通，通过将第一反应室1内的发生剂导入第二反应室2内并与第二反应室2内的发生剂反应以生成二氧化碳。第二反应室2与传输管道连通，以将生产的二氧化碳经传输管道输送给植物培养室6。
30.在其中一个实施例中，第一反应室1内容纳的发生剂为柠檬酸溶液，第二反应室2内容纳的发生剂为碳酸氢钠溶液。第一反应室1内的柠檬酸溶液导入第二反应室2内的碳酸氢钠溶液中并开始反应生成二氧化碳。
31.要实现发生剂的混合反应，即柠檬酸溶液被持续压入碳酸氢钠溶液中维持二氧化碳的产生，需要一个初始的外界压力：通过手动挤压第一反应室1将一股柠檬酸溶液通过导管压入第二反应室2中，与碳酸氢钠溶液来启动反应。为了便于挤压，在其中一个实施例中，第一反应室1和第二反应室 2由柔性材料的瓶体构成。
32.在其中一个实施例中，第一反应室1与第二反应室2经有吸管3连通，吸管3一端插入第一反应室1内的发生剂、另一端悬于第二反应室2的发生剂上方。在第二反应室2中产生初始的二氧化碳气体会导致第二反应室2压力增强，随后二氧化碳气体会通过导管从第二反应室2进入第一反应室1，从而导致第一反应室1中的气压随之增大，直至第一反应室1中如柠檬酸溶液上方的气压将柠檬酸溶液再次通过吸管3压入第二反应室2中，如此形成循环的化学反应，持续供应二氧化碳。从而实现：启动反应需要手动挤压第一反应室1将柠檬酸溶液压入第二反应室2中与碳酸氢钠溶液反应，后续由于二氧化碳气体的产生，气压增大可实现自动循环导入柠檬酸溶液，柠檬酸溶液被持续压入第二反应室2中又维持二氧化碳的产生，自动维持二氧化碳气流向植物培养室6的流入。
33.在其中一个实施例中，第一反应室1与第二反应室2之间还设有导管 (图中未示出)，导管两端分别悬于所述第一反应室1中发生剂与第二反应室2中发生剂的上方，便于平衡第一反应室1和第二反应室2气压，从而压迫如柠檬酸溶液使之压入吸管3。
34.在其中一个实施例中，第二反应室2上设有压力缓冲计4，压力缓冲计 4是由可自动泄压的直通式软管连接二氧化碳压力表构成，二氧化碳压力表上可以读到第二反应室2内的气压，当气压力达至2kg/cm2时，软管自动放气慢慢泄压，消除安全隐患。
35.在其中一个实施例中，气体流速调节阀5的输入端连接有阻尼器，用于耗损输入气体流速调节阀5气流的能量，可以实现较为精确的流量控制(在 450-2000ppm范围，误差达到
±
50ppm)。
36.在其中一个实施例中，植物培养室6由全透光聚烯烃薄膜和钢管骨架围设形成、顶部设有拉链8，拉开或拉合拉链8可打开或封闭植物培养室6。
37.在其中一个实施例中，教学型温室效应模拟装置还包括：气体检测器 9。气体检测器9与植物培养室6通过软管连接，便于检测植物培养室6内气体情况的同时灵活活动。具体的，气体检测器9用于检测并显示植物培养室 6内二氧化碳浓度，根据检测器9上的读数，通过气体流速调节阀5调节气流的大小，从而控制植物培养室6内二氧化碳浓度。经过4-8个小
时的混合后，培养室内二氧化碳浓度浓度波动
±
3％。再根据植物生长的需要，将整个植物培养室6置于光照的温度适宜的外界环境中，从而模拟温室效应。
38.本发明还公开了教学型温室效应模拟装置进行模拟实验的案例。
39.案例1：碳酸氢钠和柠檬酸原料各150g，可维持1立方米的栽培室(植物培养室6)中的二氧化碳浓度450
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生4-5小时达到。
40.案例2：碳酸氢钠和柠檬酸原料各200g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度700
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生4-5小时达到。
41.案例3：碳酸氢钠和柠檬酸原料各250g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度950
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生5-6小时达到。
42.案例4：碳酸氢钠和柠檬酸原料各300g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度1200
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生6-7小时达到。
43.案例5：碳酸氢钠和柠檬酸原料各350g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度1500
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生6-7小时达到。
44.案例6：碳酸氢钠和柠檬酸原料各400g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度1800
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生7-8小时达到。
45.案例7：碳酸氢钠和柠檬酸原料各450g，可维持1立方米的栽培室中的二氧化碳浓度2000
±
50ppm一周，预设浓度可以在反应发生7-8小时达到。
46.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明教学型温室效应模拟装置，实现植物生产环境二氧化碳的调控，材料简单易得，便于手工搭建，适宜教学示范；二氧化碳流速调节精确，植物培养室内扩散均匀，实验精度高；装设有压力缓冲计，设备安全性高，适合教学中学生操作。
47.以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。