渐缩式比例施肥器的设计与试验

【目的】解决压差施肥罐施肥质量浓度随时间衰减的问题。【方法】采用在压力罐中设置可变形的肥袋,压力罐、肥袋与主管连接点中间设置减压阀的方法,研制了一种通过压力罐向管道注肥的渐缩式比例施肥器,实现了比例施肥。理论分析了其并联特性,在此基础上试制了样机,开展了性能试验,测试了4种管道工况下施肥质量浓度变化。【结果】可变形肥袋起到了水肥分隔、水肥等量置换作用,其水力系统为并联管道系统,当结构形式一定时,施肥比例是常数,其仅与2个支路管径以及局部损失系数有关,不受来水管道压力、流量变化影响,同一工况、不同时刻出水管道肥液质量浓度最大偏差为4.7%,来水管道工况变化时平均质量浓度最大偏差为3.5%,属于均匀施肥,施肥器的最大水头损失为0.47 m,施肥比例可在0～10%范围内调节。【结论】研制的渐缩式比例施肥具有施肥质量浓度稳定、水头损失小,适合各种管道压力的特点,可应用于设施农业喷灌、滴灌系统加药、施肥。     

圆孔式新型流量计特性研究

基于孔口出流的原理,研究设计了圆孔式新型流量计。通过试验研究的方法研究了圆孔式流量计的输水流量与输水开度,压力水头之间的关系。研究表明,该装置在输水开度一定时,输水流量随着压力水头的增大而增大,呈乘幂函数关系,开度对压力敏感系数的影响不大;压力水头一定时,输水开度随着输水流量的增大趋势而增大;同时拟合得到了该流量计输水流量、开度、压力水头之间的经验公式,经验公式的计算值与实测值有较好的一致性。研究为该新型流量计在现代工业中被推广使用具有重要价值。     

减压阀在长距离重力流管道输水工程中的应用

结合工程实例,对长距离重力流输水工程中减压消能技术进行了分析,介绍了减压阀的设置方式,并对其口径选择及配套设施进行了分析。根据可调式减压阀的特点,结合典型工程实例,对减压方案进行了比选,采用两级减压方案较为经济合理。利用KYpipe2010水锤分析软件进行了数学模拟计算,通过对稳态分析我们发现,设计在正常运行工况下,一、二级减压阀减压比均小于3,发生气蚀的可能性很小;在极端小流量工况下二级减压阀后减压比大于3,气蚀系数为0.52,阀后会出现气蚀现象,为防止气蚀发生,在二级减压阀处并联一个小口径的网孔套筒式调节阀(DN400),在小流量及极端小流量工况下,关闭大的减压阀,开启网孔套筒式调节阀,防止气蚀破坏;通过对关阀水锤计算,可以看出,末端关阀和减压阀的关闭存在一定的时间差,末端关阀时间应大于到减压阀处的压力波的传导时间,以确保减压阀正常关闭,达到减压效果。     

双泵给水系统水锤敏感度分析

建立双泵并联给水系统,对本给水系统水锤过程进行了数值模拟以及定量分析,重点进行双泵给水系统水锤作用敏感度分析。结果表明:初始流量对水锤作用效果影响明显,随着初始流量增大,输水管道后压差波动明显增强;离心泵转动惯量增加,停泵水锤作用效果将减弱;输水流量不变情况下,输水管道管径增加将缓解水锤压力;另外,改变调节阀关闭方式也将对水锤效果产生明显影响。     

混药浓度在线检测装置的设计与实验研究

根据不同浓度溶液透光率不同,设计了一种混药浓度在线检测的装置。采用发光二极管配合灯罩的光源,线性CCD传感器作为光强接收装置,制作了透明长方体检测流道以及相关配套电路。在流量为3.2L/min、4.0L/min、4.8L/min时得到透射光灰度值与浓度拟合曲线,并进行了在线检测混药浓度装置性能的实验,用测量浓度和用烘干法所得浓度进行对比,偏差均小于等于0.045 6g/L,相对误差均小于等于9.575%,能够实现混药浓度在线检测。     

低压管道输水地面灌溉工程中设置调节池的作用及水力计算

调节池是低压管道输水地面灌溉(简称“管灌”)工程中水泵压力水管与低压输水管道之间的衔接建筑物。本文针对山丘提水站灌区设置调节池这一工程措施,详细分析了调节池的作用。并通过引入池中水位高这一变量,把系统中水泵、水泵压力水管、低压管道、给水栓四者有机地联系起来,提出了相应的水力计算方法。根据这一方法,可准确计算中系统中各轮灌组运行时的水泵工作点、给水栓流量及调节池高度,为设有调节池的管灌系统的规划设计提供了科学的理论依据。     

压力管道灌溉系统中水动施肥装置的开发

为适应我国农业灌溉施肥的需要,开发了新型的全水动控制施肥装置.该装置仅以供水管道中的较低压力为能量,在未使用电器元件的条件下,完成整个装置的自动控制,实现农业灌溉中所需肥料或药液吸入的加压输出,并可精确调节输出流量.     

黄河下游引黄水管道输水沿程阻力实验研究

为确定黄河下游引黄灌区浑水管道输水沿程阻力系数,以黄河泥沙为沙样,在室内用U-PVC管道进行了110、125mm管径条件下不同含沙量、不同流量的浑水管道阻力实验。结果表明,引黄管道水流属于过度粗糙区,管道输水沿程阻力及沿程阻力系数与管径、流量、含沙量、雷诺数等因素有关。得到的浑水管道输水沿程阻力系数经验公式的计算精度较高。     

大型灌溉管网减压阀特性数模分析与试验研究

为了探求大型灌溉管网中适用性更强的减压阀型式,提出了一种新型减压阀结构设计方案,阐述了其结构组成和工作原理.运用Gambit和CFX软件建立了阀瓣在5个开度工况下整体结构的三维模型,对阀体进行了数值模拟,分析得到了阀体的静态特性.探明了不同进口流量条件下,减压阀进出口压差变化规律和阀瓣所受驱动力变化规律,同时分析了阀体及特殊截面的压强和速度分布云图.通过模型试验测得阀瓣开度分别固定在1.0,1.6,2.4 cm时,不同进口流量条件下进出口压差值,结果表明:试验与数模结果偏差在2.8%~7.9%,数值模拟和物理模型试验结果证明结构改进设计方案是合理的.为减压阀阀体结构设计提供了理论指导,并为今后同类产品开发提供了参考依据.     

实用节水灌溉机械(设备)讲座第二讲现代地面灌溉机械设备(四)

5 低压输水管道 以管道替代土渠进行输水是世界各国认同的发展趋势.低压管道输水可以采用各种管材、管径的管道将水从水泵一直输送到田间进行地面灌溉,输水管道几乎全埋在地下.它所具有的优点主要是水的有效利用率高(约95%,比土渠提高30%～40%);工作压力低(≤0.02～0.2MPa,可节能20%～25%);节约土地(1%～3%);省工(40%);运行费用低;受外界干扰少(如气候、地形、经营体制、作物分区、灌水时间等);灌水快(管内流速快,流量集中),灌水周期短,节省农时;技术简单易学等.缺点主要是投资较大,但目前随着新管材、新工艺的出现,投资在日益下降.     

泵站加压与重力自流联合供水工程的停泵水锤防护

针对某首部泵站加压与重力自流相结合的长距离、高落差输水工程,基于瞬变流计算中常用的特征线法建立了全系统水力过渡过程数学模型,模拟了系统停泵水锤全过程.为了解决水泵机组掉电后管道中出现的负压问题,提出了在泵后采用空气罐的防护方案,并对空气罐参数进行优化设计,确定了较优的空气罐体型;于管道最高点处设置高位水池,水池后的重力...     

机械注入式施肥装置研制与应用

介绍了一种经济实用型机械注入式施肥装置，该施肥装置采用耐腐蚀泵将肥料原液强行注入灌溉管网并与灌溉水进行混合从而获得一定浓度的灌溉液。灌溉液浓度通过标有流量示值的手动流量调节阀进行调节，从而实现节水灌溉微滴灌系统灌溉过程的比例施肥控制。灌溉液浓度控制准确度明显高于文丘里式和压差式，可用于滴灌系统的准确经济施肥。     

基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置

农药的小流量、高精度实时动态测控是在线混药装置急需解决的一个关键问题。流过调节阀的流量与阀前后压差、流体密度、阀开度有关,通过建立流量与这3个变量间的关系表达式,即可利用调节阀对药液流量进行实时检测和控制。设计了利用流量计和调节阀分别对水和农药原液进行计量的在线混药装置,在提出调节阀相应标定方法的基础上,建立了调节阀的流量关系表达式,并在室内进行了测试。结果表明,农药流量在24~240 m L/min范围内时,混药装置的药液流量相对偏差均小于4%。     

悬浮管道水锤压力与振摆特性试验研究

悬浮管道由于管道淤堵或者管道阀门启闭会在管道中产生水锤效应并导致管道产生振摆现象,水锤压力和振摆幅度会受到管流流速、管道阀门关闭时间和管道长度富余度的影响。为了研究上述因素影响,开展了悬浮管道物理模型试验,试验过程中监测了管道水锤强度和振摆幅度。试验结果表明:阀门关闭时间越短,管道流量越大,悬浮管道水锤压力和振摆幅度则越大;当阀门关闭时间过小和管道流量过大时,还会造成管道破裂;管道水锤压力会随着管道长度富余度的增长而增大,而摆动程度则在一定范围内会减小。     

射流式自吸喷灌泵内部流场的数值分析

利用三维造型软件创建了50ZB-25D型射流式自吸喷灌泵的内部全流场,运用FLUENT软件计算了该泵在3种情况,即回流阀完全关阀、不使用回流阀、回流阀完全关阀但不考虑分离室和储液室的影响等情况下的效率,探讨了回流阀、分离室和储液室对泵效率的影响.为了验证运用FLUENT计算射流式自吸喷灌泵效率的准确性,对该泵做了效率试验.运用FLUENT软件提供的M ixture两相流模型,对泵自吸过程中的气液两相流进行了非定常计算,探讨了自吸过程中泵体内气液两相流流动规律.结果表明,回流阀对泵效率的影响很大,而分离室和储液室结构的复杂性并不会产生大的影响;数值模拟结果与试验结果的吻合度较高,效率在各个流量点下相差不超过3%,扬程相差不超过1.5 m.     

管网特性对水泵变流量运行能耗的影响

在暖通空调的水系统中,管网型式与阻力的变化对水泵运行特性产生重要的影响.通过实例对水泵变流量运行进行计算与分析,并采用管网阻力调节、水泵台数控制及变频控制方法调节系统流量.探讨了管网变化对水泵变流量运行能耗的影响;分析了管网性质与水泵运行工况的关系,以及各种流量调节方式与水泵运行能耗的关系.计算结果表明：管网特性对水泵变流量运行的能耗影响较大.通过增加管网的阻力调节流量,通常会使水泵的能耗降低;水泵变频控制方式对开、闭式管网的运行能耗影响有较大的区别,静压值越大,节能效果越小;在闭式循环管网中,水泵台数控制与变频控制是两种有效的节能调节方法,由于管网发生变化,水泵的运行工况变化不满足相似律;水系统通过采用压差控制流量时,最不利环路可能发生变化成为次不利环路,所以末端压差控制因管网变化而形成水力失调,最小阻力控制比定压差控制有显著的节能效果.     

不同关阀规律与出水口形式对管路水锤的影响

为了研究事故工况下管线末端阀门不同关闭方式对管线末端水锤及整体水锤压力的影响,针对长距离有压输水管道建模计算存在管线简单、求解信息种类少、数据量大的特点,采用特征线法对山东莱城发电厂供水管路水力瞬态过程进行了模拟,分析了不同关阀规律对管道末端水锤的影响.结果表明,出口阀门的关闭规律对末端水锤的影响很大,由于受阀门自身限制,出口阀门按最优关闭规律关闭时仍会产生较大末端水锤,需要使用其他防护措施消除或降低末端水锤.提出并验证了一种可以有效降低末端水锤的新型管路出水口,通过对比验证发现,使用新型出水口后管线的最大内水压力由128 MPa下降至70 MPa,可以有效降低水锤压力峰值,防止由于出口阀门故障或失电而产生的管道事故,进而提高输水管道的安全稳定性,且改造成本较低.研究结果可为管道的末端水锤防护提供新的思路.     

不同颗粒属性下旋流阀固液两相管道流动特性

采用欧拉-拉格朗日方法,对自行设计的旋流阀进行三维数值模拟,重点分析小颗粒粒径(10 μm)和大颗粒粒径(200 μm)2种颗粒共存时,不同颗粒密度(1 900,2 300,2 650 kg/m³)下,旋流阀内部的流动特性、管道出口流量和压力损失系数. 结果表明:旋流阀内部流场会产生偏离基圆中心的偏心旋流速度场和压力场,在偏心压力场中心会形成局部低压.由于压力能的减小,使得流体速度增加,产生了旋流加速.旋流阀的存在,使得管路中产生了大小不同的涡旋,在旋流阀出口,涡旋的延伸区域中,颗粒的含量减少. 小粒径颗粒从流体获得的速度较大;颗粒密度越大,阻力系数越大,能量损失越大. 较高的旋流速度,降低了颗粒在管路中的含量,有助于管道颗粒物迁移. 通过试验测试可以发现,由于旋流阀的存在,在其内部形成了旋流气柱;在旋流阀及其系统中,含有的杂质会在旋流的作用下旋转起来; 这在一定程度上验证了数值模拟中旋流阀的低压分布和旋流加速特性.     

基于改进空气阀模型的输水系统支管放空过程分析

为了分析复杂管道系统支管上游阀门关闭所诱发的水力过渡过程现象,采用进气量由空气阀安装处逐步向下游推进的方法,建立改进的空气阀计算模型,并以某输水系统为例,分别采用2种空气阀模型开展相应的水锤计算.研究结果表明:采用经典空气阀计算模型时,受支管上游高程较大的影响,支管产生了“虚假”流量,导致仿真结果与工程实际偏离较大;而采用改进的空气阀计算模型时,支管流量逐步减小为0,汇流点主线上游流量逐步增大,下游流量逐步减小,过渡过程中主线各调压井水位有所下降,但并未出现漏空现象;各调压井水位及汇流点稳定压力与恒定流计算(主线流量为121.5 m³/s,支线流量为0)结果最大偏差仅0.16 m.计算结果证明了该改进空气阀计算模型的适用性,并为复杂输水系统的放空及充水过程研究提供了一种新的方法.