保育猪饲喂器设计与排料性能试验

为促进我国生猪养殖业的规模化发展,改善保育猪饲喂器排料均匀性及单位时间内排料量,在保证饲料以整体流方式排料的情况下,设计了一种保育猪饲喂器。阐述了总体结构组成和工作原理,对出料口盘和排料拨片进行了动力学与运动学分析。以影响饲喂器排料性能的主要因素为试验因素,以饲喂器排料均匀性指标变异系数和排料能力指标流量为评价指标,应用EDEM软件进行虚拟正交试验,并基于Design-Expert8.0.10软件对模型进行多目标优化获得最优参数组合,结果表明:当主轴转速、出料口直径、斗壁倾角和充满系数分别为45r/min、110mm、65°和65%时,变异系数和流量分别为3.96%和165.93g/s。依据以上优化参数研制饲喂器,并经试验表明:颗粒饲料流动方式为整体流;变异系数为3.62%,流量为149.13%,饲槽内颗粒饲料分布均匀且排料效率较高。     

一组耐低温纤维素降解菌系培养条件优化及产酶分析

针对东北寒区冬季沼气发酵水解效率低下问题,从土壤中定向筛选一组耐低温纤维素降解菌系LTF-27。利用间歇试验,通过Box-Benhnken中心组合设计和响应面分析法(RSM),优化其稻秆水解培养条件。反应装置有效体积300 mL,底物唯一碳源为2 g·L~(-1)水稻秸秆,温度控制在(17±1)℃、摇床转速100 r·min-1,培养13 d。通过单因素和中心组合试验确定主要影响因素及优化组合为水稻秸秆2 g·L~(-1),(NH_4)SO_41.5 g·L~(-1),NaCl 5 g·L~(-1),酵母浸粉1 g·L~(-1),MgSO_40.057 g·L~(-1),CaCO_31.49 g·L~(-1),K_2HPO_40.75 g·L~(-1)。优化后低温条件下稻杆降解率可达64.51%,提高10.2%。利用分光光度法对复合菌系LTF-27产酶结果分析表明,该菌系可将纤维素降解为简单糖完整纤维素酶系,酶系中3种关键酶产酶过程相似,β-葡萄糖苷酶酶活(最大值3.4 IU·mL~(-1))较内切葡聚糖酶活(Cx)(最大值8.5 IU·mL~(-1))、外切葡聚糖酶活(C_1)(最大值7.9 IU·mL~(-1))活性低。     

锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆机理分析与参数优化

对锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆过程进行分析,并对其粉碎性能进行试验研究。借助高速摄像技术,得出玉米秸秆主要粉碎形式为:打击粉碎、撞击粉碎、搓擦粉碎,且在粉碎过程中打击粉碎与搓擦粉碎影响较大,并得出锤片末端线速度(主轴转速)、玉米秸秆含水率对锤片式粉碎机粉碎性能影响较大。在此基础上,以影响锤片式粉碎机粉碎性能的主要因素——主轴转速、含水率、筛孔直径为试验因素,以度电产量作为评价指标进行试验研究。试验结果表明,各因素对度电产量影响由大到小顺序为筛孔直径、含水率、主轴转速。选取筛孔直径6 mm、含水率10%~50%、主轴转速2 000~3 500 r/min,以度电产量最大为目标的参数优化试验表明:当含水率10%~32%时,主轴转速宜2 000 r/min;当含水率33%~50%时,主轴转速宜2 020~2 452 r/min,且随着含水率的增大而增大。     

耐低温降解纤维素菌株筛选、鉴定及产酶条件优化

低温是制约北方寒冷地区秸秆生物持续、高效转化的主要因素,也是影响北方寒区沼气发酵全年持续运行的关键因素。研究以秸秆利用富集限制性培养技术,从腐殖质丰富的大庆扎龙湿地土样中筛选出1株产生较高纤维素酶的耐低温降解纤维素菌株,经菌株18S rDNA序列及形态学分析,鉴定该菌株为奥尔森青霉属,命名为L-11。经响应曲面法优化产酶条件,获得影响奥尔森青霉菌株L-11产酶最优条件为麸皮11.05 g·L~(-1)、豆粉2.32 g·L~(-1)、初始pH 5.23、卵磷脂2.30 g·L~(-1),羧甲基纤维素酶活(CMCase)达48.809 IU·mL~(-1)。低温下菌株L-11具有较强的纤维素降解能力,在沼气生产领域应用前景良好,可为高转化能力基因菌株改良及富含纤维素类废弃物综合利用提供菌种资源。     

寒区低能耗厌氧发酵反应器热工性能参数确定

厌氧发酵反应器是沼气工程中的核心装置,研究寒区低能耗厌氧发酵反应器,不仅有助于降低沼气工程的能量损耗,提高耗能与产能的产出比,而且对大中型沼气工程在北方寒冷地区的推广与应用尤为重要。低能耗厌氧发酵反应器围绕的核心问题就是在保证反应器厌氧发酵功能的前提下,能的"量"和"质"合理有效利用程度。该文以建筑于地上全混合式厌氧发酵反应器为研究对象,采用能量分析和■分析方法,从反应器的体形、围护结构保温性能以及低■供热方式等方面对寒区低能耗厌氧发酵反应器节能特性进行了分析和研究,得到了低能耗厌氧发酵反应器最佳体形为高径比为1∶2的圆柱形;提出了哈尔滨、沈阳、北京地区在冬季室外计算温度下不同规模节能型反应器顶部、侧壁围护结构导热热阻的阈值;中温厌氧发酵反应器低■热水供热系统进出口温度分别为45和38℃,供热系统■效率为86%,反应器供能与用能间能级差为0.018,表明能级匹配合理,用能效率较高。该研究结论可为今后寒区低能耗厌氧发酵反应器的节能设计提供参考依据。     

稻秆与圆捆机钢辊间滑动摩擦特性试验

针对钢辊式圆捆机秸秆卷捆过程基础研究较少的情况,该文对稻秆与钢辊(由碳素钢冷轧板卷制而成)之间的滑动摩擦特性进行了研究。利用自制的钢辊滑动摩擦系数测试装置,采用L27(313)正交试验方案研究了稻秆含水率、正压应力、钢辊线速度及其之间的交互作用对稻秆与钢辊之间滑动摩擦系数的影响,并通过单因素试验分别获得稻秆含水率、正压应力和钢辊线速度对滑动摩擦系数的影响规律及回归方程。正交试验结果表明:稻秆与钢辊之间的滑动摩擦系数受稻秆含水率、正压应力影响显著,受钢辊线速度影响较显著,且影响因素主次顺序为:稻秆含水率正压应力钢辊线速度,而且稻秆含水率与正压应力之间的交互作用对稻秆与钢辊之间的滑动摩擦系数影响显著;单因素试验结果表明:稻秆与钢辊之间的滑动摩擦系数随稻秆含水率的增加而增加,随正压应力的增加而减小,随钢辊线速度的增加而减小;在稻秆含水率为10%~70%、正压应力为1~9 k Pa和钢辊线速度为0.2~0.8 m/s时,稻秆与钢辊之间的滑动摩擦系数的变化范围为0.353~0.612。研究结果可为钢辊式圆捆机的研究与设计提供理论依据。     

保育猪饲喂器设计与排料性能试验

为促进我国生猪养殖业的规模化发展,改善保育猪饲喂器排料均匀性及单位时间内排料量,在保证饲料以整体流方式排料的情况下,设计了一种保育猪饲喂器。阐述了总体结构组成和工作原理,对出料口盘和排料拨片进行了动力学与运动学分析。以影响饲喂器排料性能的主要因素为试验因素,以饲喂器排料均匀性指标变异系数和排料能力指标流量为评价指标,应用EDEM软件进行虚拟正交试验,并基于Design-Expert 8.0.10软件对模型进行多目标优化获得最优参数组合,结果表明:当主轴转速、出料口直径、斗壁倾角和充满系数分别为45 r/min、110 mm、65°和65%时,变异系数和流量分别为3.96%和165.93 g/s。依据以上优化参数研制饲喂器,并经试验表明:颗粒饲料流动方式为整体流;变异系数为3.62%,流量为149.13 g/s,饲槽内颗粒饲料分布均匀且排料效率较高。     

基于能质平衡的密闭猪舍内小气候环境模拟与验证

良好的猪舍内小气候可以显著提高猪的生长性能和健康水平,然而由于猪舍内小气候受地域、季节、饲养数量等因素影响,难以实现可靠的预测及控制。该文基于能量及质量平衡方程,建立热量、湿度交换模型,以实际监测数据为基础,利用多元非线性回归方法(multiple nonlinear regression method)确定模型中的部分参数,建立适用于北方夏季密闭式猪舍环境模拟模型。对夏季北向背阴面和南向朝阳面的2个猪舍内温度及湿度进行模拟及验证,结果表明,南北2个朝向的猪舍内温度、湿度模拟与实测值变化趋势一致,温度最大误差为2.4℃,最大相对误差为9.2%,决定系数分别为0.836 9和0.786 9;舍内相对湿度最大误差为13.34%,最大相对误差为49.66%,决定系数分别为0.912和0.899 7。研究结果可为密闭式猪舍内环境调控及能量需求提供参考。     

寒区沼气工程热能损耗分布规律及节能途径探讨

热能损耗是制约沼气工程在北方寒冷地区发展的瓶颈问题。全面系统分析沼气工程全年热能损耗,探寻其分布规律,是实现沼气工程节能降耗的基础和前提,也是全面科学评价沼气工程加热系统合理有效地利用能源,提高能源利用率的依据。沼气工程热能损耗主要包括工程新投入的发酵原料温升所需的耗热量和厌氧发酵反应器的传热耗热量2部分。该文以月为单位建立了沼气工程各项热能损耗的计算模型,并将模型应用到黑龙江省哈尔滨市一中温厌氧发酵的沼气工程中,获得了沼气工程全年各月热能损耗量。结果表明,在厌氧发酵反应器各月的总热能损耗中,厌氧发酵反应器围护结构的传热耗热量占总耗热量的比例约为70%～90%,厌氧发酵反应器节能的关键在于围护结构的节能,减小反应器的体形系数,增大围护结构导热热阻,可有效降低厌氧发酵反应器能耗;在各月沼气工程的总热能损耗中,发酵原料温升能耗占沼气工程总能耗的比例约为85%～95%,此项能耗是沼气工程加热系统能源消耗过程中的薄弱环节,回收沼气工程排出沼液中的余热,是实现沼气工程节能降耗的有效途径;通过对各月沼气工程产能与总热能损耗的对比分析,沼气工程热能损耗量占产能量的比例约为15%～37%,沼气工程在保证正常的中温厌氧发酵的情况下,产能量远大于热能损耗量,在北方寒冷地区实现沼气工程正能输出是可能的。该文研究结果可为今后全面科学合理评价沼气工程用能状况,减少用能过程的损失和浪费,实现沼气工程低能耗、高产能提供参考依据。     

寒区低能耗厌氧发酵反应器热工性能参数研究

厌氧发酵反应器是沼气工程中的核心装置,研究寒区低能耗厌氧发酵反应器,不仅有助于降低沼气工程的能量损耗,提高耗能与产能的产出比,而且对大中型沼气工程在北方寒冷地区的推广与应用尤为重要。低能耗厌氧发酵反应器围绕的核心问题就是在保证反应器厌氧发酵功能的前提下,能的"量"和"质"合理有效利用程度。该文以建筑于地上全混合式厌氧发酵反应器为研究对象,采用能量分析和?分析方法,从反应器的体形、围护结构保温性能以及低?供热方式等方面对寒区低能耗厌氧发酵反应器节能特性进行了分析和研究,得到了低能耗厌氧发酵反应器最佳体形为高径比为1∶2的圆柱形;提出了哈尔滨、沈阳、北京地区在冬季室外计算温度下不同规模节能型反应器顶部、侧壁围护结构导热热阻的阈值;中温厌氧发酵反应器低?热水供热系统进出口温度分别为45和38 ℃,供热系统?效率为86%,反应器供能与用能间能级差为0.018,表明能级匹配合理,用能效率较高。该研究结论可为今后寒区低能耗厌氧发酵反应器的节能设计提供参考依据。