气调保鲜液氮充注沉浸式汽化器工作特性研究

针对液氮充注气调方式液氮温度较低,直接充注将对果蔬产生冻害问题,为提高液氮汽化器出口温度的控制精度,提高冷量利用率,设计了一种蓄冷液氮充注沉浸式汽化器并搭建试验平台,研究盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量等因素对汽化器工作特性的影响。基于传热理论建立了汽化器出口温度计算模型。计算得到的汽化器出口温度与试验值基本一致,相对误差为2.01%和8.06%。试验结果表明:盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量都对汽化器工作特性有显著影响,盘管长度和液氮流量与充注时间呈线性关系,随着盘管长度增加或液氮流量减小,相关系数升高;当盘管长度为3 m、液氮流量为0.0075 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的换热性能较佳,而当盘管长度为3 m、液氮流量为0.01 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的蓄冷效率较佳。     

无源蓄冷控温运输箱设计与试验

针对蓄冷运输箱信息化程度低、控温时间短、控温困难等问题,设计了一款集控温、远程监控、定位、故障诊断等功能于一体的蓄冷运输箱。以脐橙为试验对象,结合能耗模型,对蓄冷控温箱控温性能进行了研究。结果表明,箱内各截面温度不均匀系数分别为0.38、0.47、0.78,温度极差最大值为2.8℃,均匀性较好;当蓄冷剂用量为180 kg,预冷脐橙660 kg,在外部环境平均温度26.39℃的条件下,总控温时长为122 h,风机共执行控温21次,且随着蓄冷量减少,风机开启控温所用时间呈指数上升趋势,决定系数不小于0.928 0;结合能耗模型分析得出,该箱体在广州夏季高温环境下可控温5 d以上,能够满足远距离运输要求。     

出风道参数对冷藏集装箱温度场的影响

结合货物多孔介质理论,建立了装有荔枝货物的保鲜集装箱三维数值模型。考虑荔枝货物及箱体物理特性,通过改变出风道风速、开孔面积和位置对制冷过程中集装箱内空气和货物温度的变化进行了数值分析,获得了箱内温度场分布特性。研究结果表明,提高出风道风速、增大开孔面积,可以促进箱内空气降温速度,并提高货物表面的温度分布均匀性;货物降温速度随出风道风速增大而增大,而与开孔面积关系不明显;出风道开孔位置对箱内空气降温速度影响不大,集中开孔形式下的货物温度降幅较其他开孔形式小。经试验验证,模拟结果与试验结果吻合较好,空气温度变化平均误差为5.05%、均方根误差为5.95%;温度分布平均误差为14.04%、均方根误差为16.48%,证明了模型的准确性。     

小型蓄冷式带柄鲜枸杞真空预冷装置设计与试验

目前，真空预冷装置体积大、能耗高，且捕水器捕水量不能适应水蒸气蒸发量等，针对上述问题，设计了一台基于盐水蓄冷的小型枸杞真空预冷装置。根据技术要求建立了枸杞真空预冷数学模型，对枸杞表面传质边界层进行了理论分析，对真空泵、真空预冷冷负荷、盐水蓄冷系统以及计算机检测系统的关键部件参数进行了设计计算，并试制出一台小型蓄冷式带柄鲜枸杞真空预冷装置。试验结果表明：该真空预冷装置能够在879s内将8.714kg带柄鲜枸杞的中心温度降至保鲜温度4.0℃，在补水率4.50%情况下鲜枸杞失水率为5.29%；该装置捕水器设计捕水率为75.00%，实际捕水率为79.32%；试验期间盐水箱中盐水温度从-20.1℃升高至-9.8℃，盐水所蓄冷量保证了真空预冷过程的顺利完成，通过调节盐水泵、改变盐水循环速度实现了捕水器捕水量与水蒸气蒸发量的平衡，满足设计要求。     

风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性与数学模型研究

为研究风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性，以新鲜板栗为原料，探讨干燥温度、干燥风速、装载量对风干板栗干燥速率和干基含水率的影响，在不同干燥温度、干燥风速、装载量条件下分别对新鲜板栗进行干燥，并比较了6种数学模型在风干板栗太阳能-热泵联合干燥的适用性，同时以Fick第二扩散定律为依据，确定风干板栗不同干燥条件下的有效水分扩散系数。结果表明：风干板栗干燥过程由调整阶段和降速干燥阶段控制，主要表现为降速干燥；干燥温度越高、干燥风速越高以及装载量越小，干燥至目标含水率所用时间越短，干燥速率越大；干燥过程中，有效水分扩散系数随干燥温度及干燥风速的升高、装载量的降低呈现增大的趋势，干燥温度从15℃升高到35℃，其有效水分扩散系数由3.00124×10-10m2/s增大到8.42115×10-10m2/s，干燥风速由1.0m/s升高到5.0m/s，其有效水分扩散系数由4.54717×10-10m2/s增大到9.13767×10-10m2/s；装载量从0.6kg升高至5.4kg，其有效水分扩散系数由1.14753×10-9m2/s降至3.20443×10-10m2/s；通过比较决定系数（R2）、残差平方和及卡方（χ2）得出，Page模型为描述风干板栗太阳能-热泵联合干燥的最优模型，验证发现试验值与模型预测值拟合度较高，Pearson相关系数为0.998，二者显著相关（P＜0.05），说明Page模型能够较好地反映风干板栗干燥过程中水分变化规律。     

地源热泵加温沼气池内温度场分布特性分析

沼气池内温度场的分布及其变化将直接影响到整个系统的产气量和产气速率。本文在采用地源热泵加温厌氧消化池的前提下,通过在具体工程沼气池内布置三层温度探头的方法,研究和分析了中温发酵沼气池实际运行中,温度场的分布特性。结果表明,采取保温措施后发酵池外壁散热损失较小,在没有加温和进料的情况下,降温幅度在每小时0.054℃左右;进料是导致发酵池内温度下降的另一原因,在进料的十几分钟里,降温幅度可达0.5℃;在地源热泵加温过程中,池内平均升温每小时为0.27℃左右,但池内温度场分布并不均匀,呈现中下层均匀稳定,上层不均匀不稳定,中下层温度高而上层温度低的分布规律。试验结果还表明,加温盘管的位置和搅拌对池内温度场的分布也有着很大影响。该试验结果可以为研究和建立池内流场传热传质数学模型、系统设计和经济运行提供依据。     

肥液浓度和生物质掺混量对微润灌溉入渗特性的影响

为了探明肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉土壤水分入渗特性的影响,采用室内土箱模拟试验的方法,设置3个肥液质量浓度水平(清水F₀:0 mg/L,低浓度F_L:200 mg/L,高浓度F_H:400 mg/L)和4个生物质掺混质量比水平(自然风干土B₀:0 g/kg,低掺混量B_L:15 g/kg,中掺混量B_M:30 g/kg,高掺混量B_H:45 g/kg),以发酵腐熟花生壳粉末为掺混生物质,研究微润灌溉的水分入渗速率、累积入渗量、湿润体体积以及湿润体质量含水率的分布特征.试验结果表明:肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉的初始入渗速率、稳定入渗速率、累积入渗量和湿润体质量含水率均值影响均具有统计学意义.与水平F₀B₀相比,增加肥液质量浓度和生物质掺混质量比可提高初始入渗速率13.02%~44.85%、稳定入渗速率13.50%~48.78%、累积入渗量5.65%~56.62%和湿润体质量含水率均值6.62%~30.09%;不同入渗时间内的累积入渗量符合Kostiakov模型;湿润体体积随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大,且湿润体体积与入渗时间呈二次多项式关系;湿润体剖面面积和灌水均匀系数随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大.     

扁平茄果类种子导向振动供种装置设计与试验

针对扁平茄果类种子在供种箱振动供送下播种多粒率高的问题，设计一种带有Y型导槽的导向振动供种装置。通过分析种子在振动导向充种板上的运动特性，确定导向充种板安装角α为10°，振动方向角β为25°。在不同振动强度下，开展导向充种板幅频特性试验和朝天椒种子在导槽内流动特性高速摄影试验。结果表明，随着振动器电压的增加，各检测点振动频率保持100Hz不变，沿X、Y、Z方向振动幅值增大，种子相对于导槽的平均流速增大；Y向振幅在0.45～0.54μm范围时，种子能在导槽内形成单层、均匀、定向流动，且各导槽内种子平均流速无显著差异。播种效果对比试验表明，采用设计的导向振动供种装置，在生产效率为300、600、900盘/h条件下，播种合格率超过95%，空穴率低于5%，能满足辣椒育苗精量播种要求。表明设计的导向振动供种装置可显著提高扁平种子播种合格率，降低多粒率。     

移动式荔枝蓄冷喷淋预冷装置控制系统设计与试验

为解决现有荔枝产地预冷装置预冷速度慢、能耗高等问题,设计了一种移动式荔枝蓄冷喷淋预冷装置控制系统,以保障荔枝采后预冷效果。该系统主要由STM32主控系统、水泵驱动系统、制冷系统和数据采集系统组成。基于USART HMI软件设计智能串口屏界面,智能串口屏通过TTL串口与STM32单片机进行串口通信,能够完成荔枝喷淋预冷工作参数设置和显示控制系统运行状态信息,实现对荔枝喷淋预冷装置的精确控制。搭建试验硬件平台,以水泵的喷淋流量和单次喷淋时荔枝载荷为试验因素,以荔枝的预冷时间和均匀度为试验指标对预冷效果进行评价。试验结果表明,在1/2预冷时间(HCT)之前,当喷淋流量超过70 L/min时,喷淋流量对冷却速度的影响不大;在HCT之后,与70 L/min相比,预冷时间分别减少170 s(90 L/min)、260 s(110 L/min)、262 s(130 L/min),因此,当喷淋流量超过110 L/min时,增加喷淋流量对荔枝降温速率影响不大;对不同载荷荔枝进行试验发现,当荔枝载荷大于50 kg时,增加荔枝载荷对荔枝降温速率影响较大;当荔枝载荷为50 kg时,荔枝预冷完成后的均匀度会随着...     

套管长度和灌水器流量对涌泉根灌入渗特性的影响

为确定黄土高原苹果涌泉根灌时的适宜应用参数(流量和套管长度),选用PP棉滤芯作为配套套管进行室内土箱试验,探究灌水器流量和套管长度对其入渗特性的影响.试验结果表明:大灌水器流量有利于土壤水分在垂直方向上的运移;流量越大,灌水结束时和土壤水分再分布后,湿润体的体积、湿润体内高含水区域范围以及含水率的最大值也随之增大.套管内积水可增大入渗面和入渗水势梯度,从而使土壤水分的运移速率明显增大.灌水器流量和套管长度的交互作用会直接影响土壤水分在水平和垂直方向上的运移,当灌水器流量为12 L/h、套管长度为40 cm时所形成湿润体的体积最大,湿润体内水分分布更均匀,最有利于土壤水分在水平和垂直方向上运移.     

电池模组复合液冷散热的实验研究与数值分析

针对一种新型复合液冷散热的圆柱电池模组进行了实验与数值研究。电池模组内106颗圆柱电池正交排列,电池的底部通过电绝缘板与液冷板连接,中上部通过热扩散板以及导热柱与底部的液冷板相连。在单体电池3C放电、液冷流量为10 L/min时,实验测得电池模组的最高温度约为41.99℃,而相同条件下的数值仿真结果则为41.86℃,表明仿真模型合理可行。但是电池模组的温差约为5.68℃,超出电池热管理所要求的极限温度范围。对包括导热柱直径、导热柱高度以及热扩散板厚度在内不同结构参数进行了优化。优化后的电池模组的温差降为3.96℃,与传统单纯底部液冷结构相比,降低了约22.35%。     

蜂窝陶瓷蓄热体的温度场研究

基于煤矿乏风热逆流氧化试验,建立该试验装置的关键部件—蜂窝陶瓷蓄热体的传热模型,对工作状态下陶瓷蓄热体的温度场进行了仿真,分析了蓄热体的孔隙率、孔型和操作参数对蓄热体温度的影响规律。结果表明:随着孔隙率的增大,蓄热体蓄热时间变短,蓄热速率增大;在材质和孔隙率一定的情况下,六方孔型蓄热体蓄热速率要大于四方孔型蓄热体;随着气体入口流速的增加,蓄热体的蓄热速率增大,蓄热时间降低。     

卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统水套结构,在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析.利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析,并对原水套结构进行了优化.结果表明:原水套平均流速为1.00 m/s,平均换热系数为7 767 W/( m2· K),压力损失为0.027 MPa,基本符合工程设计要求;但各缸冷却水流速和传热系数不均匀,在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡,二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区.结构优化后,水套平均流速达到1.35 m/s,平均换热系数达到9 826 W/(m2·K),较原方案分别提高了35％和26.5％.在热负荷最大的缸盖鼻梁区,冷却水平均流速达到1.33 m/s,提高了41.5％,换热系数都在5000 W/( m2· K)以上,没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡.     

冷板冷藏汽车冷板强化换热放冷过程数值模拟

利用建立显热容法模型,对板内共晶冰融解过程进行了数值模拟,研究了冷板和在冷板外表面添加翅片、内部添加肋片等方式对冷板放冷时间的影响和内部温度场的分布。研究结果表明,冷板内共晶冰融解不均匀,放冷结束时,板内仍有大量的共晶冰未融解,造成冷量浪费;在冷板外表面添加翅片可缩短放冷时间,但内外温差较大;在冷板内部布置肋片,可使板内冷量均匀放出,板内蓄冷剂温度分布均匀,冷板放冷时间延长,达到节能的目的。     

温室太阳能蓄热水池的节能分析

以严寒地区为例,对严寒地区温室太阳能蓄热水池的吸热和放热进行了理论分析。结果表明:布置在温室内的太阳能蓄热水池可用于收集和储存太阳能,白天收集的热量也可以有效地用于温室夜间供暖。采用严寒地区每月的日平均参数进行分析计算,结果表明:温室蓄热水池在严寒地区的3~1 0月节能效果显著。其中,6~8月节能10 0%,4月节能约6 0%,5月节能9 0%以上,9月节能8 0%以上,3月与10月节能30%左右。     

含水率对土壤热物性参数影响的试验研究

土壤的导热系数、比热容和热扩散系数是表征其传热和蓄热的最重要热物性参数,是土壤热性质研究的重要内容。基于准稳态导热理论的平板仪法,对常用沙土的上述3种热物性参数进行了实验研究。结果表明:在土样未到达饱和状态时,导热系数、比热容、热扩散系数均随含水率的增加而增加,从含水率为0%增加到5%时的增幅最大。导热系数和热扩散系数随土壤质地类别和含水率的变化而变化,比热容的大小主要随含水率的变化而变化。平板仪测出的导热系数较热探针测出的值略微偏大,但两种方法测出的误差小于5%的数据占总数的97%,两种方法对土壤的应用等效。     

用于车辆冷启动的球内凝固参数分析

以球作为贮能单元,建立了球体内凝固过程的数学模型,并用Lighthill奇异摄动法给出了球体内对称凝固问题的近似分析解,以Ba(OH)2·8H2O为相变材料,得到了相变介质温度、冷却介质温度、球囊半径等随时间的变化规律,同时还讨论了对流换热系数对凝固时间的影响,从理论上证明了相变贮能装置用于车辆冷启动是可行的。     

节水灌溉下不同氮肥施加对稻米品质变异性的影响

为探讨黑土区不同氮肥施加对稻米品质及变异性影响,在节水灌溉条件下以0、60、85、110、135、160 kg/hm~2氮肥处理的典型黑土区水稻生长基质为例,采用水稻成熟期蛋白质含量、直链淀粉含量、垩白度3个主要品质指标田间系统采样数据为研究对象,运用地统计学原理探讨了水稻3个品质指标的变异性,并建立了半变异函数模型。结果表明:不同施氮量不仅能够促进稻米品质的改善,而且可以改变田间区域内稻米品质的变异性,除垩白度和不施氮肥处理的蛋白质含量属中等变异外,其他处理下的水稻3个品质指标均属于弱变异。3个指标中直链淀粉含量正相关范围最大,大于蛋白质含量和垩白度正相关范围,表明黑土区不同氮肥管理对直链淀粉含量变异结构影响最大。同时随着施氮量的增加,土壤中硝态氮和铵态氮呈先增加后减小的变化趋势,不同施氮量土壤硝态氮和铵态氮含量的变化与稻米品质变异强度的顺序恰好相反,由大到小为WS0、WS60、WS85、WS160、WS135、WS110,通过相关性分析得出硝态氮对稻米品质变异性起主导作用,表明不同氮肥的施加可以通过改变土壤中硝态氮和铵态氮的含量进而对稻米品质变异性有一定的影响。综合来看最佳氮肥施用量为110 kg/hm~2,水稻3个品质指标及其生长基质均具有较好的区域化特征和空间结构。同时引入地统计学理论不仅弥补了经典统计分析的不足,而且可为水肥—土壤—作物系统信息进行空间结构和定量化研究提供理论依据。     

液体除湿剂氯化钙再生特性的实验研究

在农业工程领域,对空气进行除湿(降温)技术有着广泛的应用,如应用在我国南方夏季温室的除湿降温、农产品的低温干燥、农产品生产及储藏间的温湿度调节等方面。因此,应用氯化钙溶液作为空气除湿(降温)系统中除湿剂,具有较好的经济性和适用性,并可通过太阳能和地热能进行再生。实验研究表明,浓度为30%～34%的氯化钙溶液在温度为50～75℃的热源条件下可实现再生,影响再生的效果的主控因子是再生温度、蒸发面积和再生时间。