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環(huán)境工程實驗小型環(huán)境艙的研制與實驗設(shè)計；摘要以培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)和創(chuàng)新能力為理念，自行設(shè)；關(guān)鍵詞環(huán)境艙；實驗教學；環(huán)境工程；實驗設(shè)計；我國環(huán)境工程學科是在20世紀70年代中后期迅速發(fā)；環(huán)境工程（environmentalengine；在此背景下，受河南科技大學大學生訓練研究計劃資助；1環(huán)境艙的設(shè)計；1.1環(huán)境艙的設(shè)計思路；環(huán)境實驗艙一般是由惰性材料制成，匯效

環(huán)境工程實驗小型環(huán)境艙的研制與實驗設(shè)計

摘要 以培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)和創(chuàng)新能力為理念，自行設(shè)計和制作小型多功能環(huán)境艙，可用于模擬室內(nèi)環(huán)境變化對空氣污染物濃度變化的影響，亦可作為室內(nèi)空氣污染物去除的實驗裝置。介紹其制作思想、結(jié)構(gòu)和功能，并設(shè)計與教學內(nèi)容相適應(yīng)的實驗。

關(guān)鍵詞 環(huán)境艙；實驗教學；環(huán)境工程；實驗設(shè)計

我國環(huán)境工程學科是在20世紀70年代中后期迅速發(fā)展起來的，到目前為止，大約有140多所大學成立了環(huán)境工程專業(yè)，而且還在繼續(xù)增加。

環(huán)境工程（environmental engineering）是一門新興的學科，是伴隨著工業(yè)化和社會化生產(chǎn)方式發(fā)展起來的產(chǎn)物。它是一門多學科相交叉的新興學科，包括工學、理學、管理學和經(jīng)濟學，也是一門實踐性很強的應(yīng)用性學科。環(huán)境工程實驗是環(huán)境工程課程體系的重要組成，它是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手能力的重要途徑和保證。為了培養(yǎng)具備一定創(chuàng)新能力、適應(yīng)我國社會發(fā)展要求的創(chuàng)新型環(huán)保人才，綜合性和設(shè)計性實驗必須在實驗教學中占一定比例[1-3]。 河南科技大學自招收環(huán)境工程專業(yè)以來，十分重視學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。不斷加強環(huán)境專業(yè)的課程建設(shè)和實踐環(huán)節(jié)，在教學中取得良好的效果。在實驗教學環(huán)節(jié)，除設(shè)置水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗、固體廢棄物處置實驗、物理污染控制實驗和環(huán)境監(jiān)測實驗外，增設(shè)環(huán)境工程實驗。后者是獨立于前幾門實驗之外單獨的一門課程，同時也是它們的有益補充，其具有兩個特點：一是與課程對應(yīng)的實驗室設(shè)為開放性實驗室，為本科生提供自主實驗和創(chuàng)新設(shè)計的場所；二是它的實驗項目不固定，不斷更新，且要求必須是綜合性或設(shè)計性實驗。

在此背景下，受河南科技大學大學生訓練研究計劃資助，構(gòu)思和設(shè)計小型環(huán)境艙，它可以實現(xiàn)模擬空氣污染物釋放規(guī)律受環(huán)境因素變化的影響，也可以進行空氣污染物吸附或光催化降解等控制手段的動態(tài)實驗。

1 環(huán)境艙的設(shè)計

1.1 環(huán)境艙的設(shè)計思路

環(huán)境實驗艙一般是由惰性材料制成，匯效應(yīng)的影響很小，而且艙內(nèi)的環(huán)境參數(shù)可精確控制，實驗數(shù)據(jù)具有較好的代表性。目前對于環(huán)境艙的研究主要集中在利用環(huán)境測試艙，對揮發(fā)性有機氣體釋放特征和釋放機理進行研究[4-7]。

按體積可分為大艙與小艙（<5 m3），小艙價格相對便宜，環(huán)境因素容易控制，應(yīng)用普遍，主要用來測試材料、部件和小型產(chǎn)品，是國際上歐美國家測量建材和室內(nèi)產(chǎn)品排出的有機污染物的推薦設(shè)備。

本設(shè)計的思路是，在較低成本的條件下，設(shè)計制備出簡易的、多功能的小型實驗室設(shè)備，能滿足綜合性和設(shè)計性環(huán)境工程實驗的需要。在功能上，它既要實現(xiàn)模擬空氣的參數(shù)變化，即需要溫度和濕度的調(diào)控裝置；還要實現(xiàn)控制手段對去除污染的影響，即根據(jù)需要設(shè)置控制裝置。

1.2 環(huán)境艙的結(jié)構(gòu)和功能

在上述設(shè)計思路的指導下，設(shè)計環(huán)境艙，其組成如圖1所示。它的整體構(gòu)造主要由空氣泵、空氣凈化系統(tǒng)、流量控制器、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、攪拌風機、紫外燈等組成。它的外觀圖如圖2所示。

1）空氣泵與流量計�？諝獗眠x擇優(yōu)質(zhì)空氣薄膜泵（美國托馬斯607cd32型流量0～18 l/min）為動力，安裝在前部凈化系統(tǒng)之前。

空氣流量控制采用流量計調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)子流量計，流量5～20 l/min，精度0.5%），使空氣以

7.5 l/min流量進入環(huán)境艙，保持環(huán)境艙空氣的交換率為（1&plusmn;0.05）次/h。

流量計安裝在前部凈化系統(tǒng)之后，以緩沖由于空氣泵產(chǎn)生的空氣振動對流量計控制的影

響，提高流量計的控制精度。

2）空氣凈化系統(tǒng)。進入艙內(nèi)的空氣必須是清潔的、足量的，并能保持恒量和干燥�？諝鈨艋b置由前后兩部分組成[8]。

①前部凈化系統(tǒng)。前部凈化系統(tǒng)的功能主要是去除空氣中的水分、甲醛和顆粒物等，由兩個串聯(lián)的吸附裝置組成：一個是甲醛吸收液瓶，內(nèi)盛有甲醛吸收液；一個是活性炭吸附柱，內(nèi)裝自制活性炭。將兩個吸附裝置串聯(lián)，甲醛吸收液瓶安裝在活性炭吸附柱之前，逐級吸附、凈化，以保證凈化后的空氣中甲醛質(zhì)量濃度&le;0.06 mg/m3；

②后部凈化系統(tǒng)。后部凈化系統(tǒng)安裝在采樣口之后，其主要功能是吸收尾氣中的甲醛，消除甲醛的二次污染。同樣由兩個串聯(lián)的吸附裝置組成：一個是甲醛吸收液瓶，內(nèi)盛有甲醛吸收液；一個是活性炭吸附柱，內(nèi)裝自制活性炭�；钚蕴课街谇埃兹┪找浩吭诤蠼M成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，，逐級吸附、凈化。

3）溫度控制系統(tǒng)。環(huán)境測試艙的溫度控制系統(tǒng)通常由加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。加熱系統(tǒng)主要由電阻絲組成，如果要求升溫速率較大，則加熱絲功率也比較大，而且在實驗箱的底板也設(shè)有加熱器。加熱系統(tǒng)的加熱量可由控制系統(tǒng)來決定�？刂葡到y(tǒng)是實驗箱的核心，它決定了實驗箱的升降溫速率及精度等重要指標。環(huán)境測試艙的控制器大都采用pid控制方法[9]。本設(shè)計采用自行改裝的智能型溫濕度控制器來控制溫度和濕度，并能數(shù)字顯示艙內(nèi)溫濕度值。

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