主动蓄热体内部空气热交换系统的传热性能及参数调控

利用日光温室提供主动蓄热体参数研究所需的环境条件,测试了不同风速、空气温度以及空气-土壤温度差对主动蓄热体内空气-土壤热交换系统的管道内部温度、进出口温差以及蓄放热能力的影响规律,以期获得主动蓄热体内部管道通风系统的传热效率及优化调控参数。结果表明:同一风速条件下,进出口温差随室内空气温度增加而增加。放热阶段,当进风口以风速0.5～4.0m·s~(-1)运行时,系统放热量随着风速增加而增加,平均放热流量为9.8～73.9 W;蓄热阶段,当进风口以风速0.5～2.0m·s~(-1)运行时,系统蓄热量随风速增加而增加,平均蓄热流量为21.4～70.2 W,当进风口以风速2.0、4.0m·s~(-1)运行时,平均蓄热流量仅相差2.7 W,性能系数COP相差不大。同一风速条件下,随着室内空气-土壤温度差值不断增大,进出风口温差也不断增加,同时建议白天风机开启蓄热时设定的室内空气温度最少应该比蓄热体内土壤温度高4.5℃。     

不同自然通风方式对日光温室性能的影响

为探究不同自然通风方式下日光温室室内环境因子的变化规律,提高日光温室自然通风效率,设计2种不同自然通风方式:后坡整体开窗式和后坡间隔开窗式。将分别采用后坡整体开窗式和后坡间隔开窗式通风方式的温室,依次记为G1、G2,并以传统顶通风式日光温室(G3)为对照,对上述3座采用不同自然通风方式的温室内部环境和作物生长状况进行了研究。结果表明:晴天白天,G1、G2的室内光照强度分别比G3提高了26.34%和10.16%,G1、G2、G3平均气温分别为33.7、33.8、34.8℃,平均相对湿度分别为47.15%、47.21%、44.03%,风速折减率分别为0.80、0.74、0.90;晴天13:00,G1、G2的植物冠层气温分布呈现南高北低,而G3的呈南低北高分布。G1、G2内的番茄产量分别比G3提高了19.54%、6.90%。综上,后坡整体开窗式表现最优。     

太阳能空气集放热系统在温室中的热性能研究

【目的】设计一种太阳能空气集放热系统并在温室中进行实际测试,以此探究该系统的热性能表现,分析其各项性能参数,为后续改进优化太阳能空气集放热系统及其在温室中的应用提供依据。【方法】在太阳能平板集热器的基础上,通过给集热器加装用于基质升温的散热管道来进行太阳能空气集放热系统的设计,该系统以太阳能为热源,白天集热器收集太阳热能并实现对空气的加热,同时在管道风机的作用下通过空气循环将热空气输送到散热管道中释放热量,以此实现系统的集热和放热,从而提升基质温度。将日光温室用聚苯板分隔,以采用了太阳能空气集放热系统的隔间作为试验区域,以不采取任何措施的隔间作为对照区域,通过测定温室环境温度、集热器内部空气温度、散热管道温度、太阳辐射强度、空气流速和基质温度,分析空气流速、环境温度、太阳辐射强度对系统瞬时集热量和集热效率的影响,并分析集热器和散热管道从进气口到出气口各部位的温度变化,最后对该系统的整体热性能以及与温室对照区域基质的温度差异进行分析和比较。【结果】通过实测,空气流速为2.0 m/s时,太阳能空气集放热系统的集热效率和瞬时集热量最高,分别为67.7%和494.4 W/m²,在此流速下,集热器内空气温度平均提升27 ℃,散热管道进气口到出气口平均温差为16.2 ℃;系统集热效率还受环境温度和太阳辐射强度的影响,其随着二者的增加逐渐提高;系统运行期间,系统集热量为6.0~9.3 MJ/m²,放热量为4.7~6.8 MJ/m²,能量利用效率为73%~78.2%;典型晴天条件下,温室试验区域基质温度始终高于对照区域,平均高2.7 ℃。【结论】太阳能空气集放热系统性能表现优异,具有较高的集热效率和放热性能,同时具有较高的能量利用效率,适合在温室中进行推广应用。     

非对称保温塑料大棚内主动通风式酿热补气系统应用初探

为提高保温型塑料大棚室内空气温度、CO2浓度,该研究在非对称保温塑料大棚内部设计了一种便于控制通风时间的主动通风式酿热补气系统,该系统主要包括发酵池（长×宽×高：7.0 m × 2.0 m × 2.0 m）、透气板、过滤装置及喷灌装置。以牛粪和小麦、玉米和番茄秸秆为原料,探究了堆肥发酵过程中的温度特征、棚内增温效果、CO2补充效果及其他有害气体扩散特征。结果表明：1）该系统内堆体温度50 ℃以上共计30 d;2）与对照塑料大棚相比,试验塑料大棚提高夜间空气温度1～3 ℃;3）堆肥过程中释放的CO2气体使182 m2测量区域内的平均CO2浓度最高达到1 997 μmol/mol;4） 测量区域内NH3、N2O、CH4的浓度变化范围分别是5.7～18.5、1.0～2.4、115～315 μmol/mol。主动通风式酿热补气系统可为保温型塑料大棚提供热量和作物生长所需的CO2。     

设施番茄外观形态及物质累积分配模型构建与验证

为构建适用于日光温室与塑料大棚的设施番茄生长模型,该研究利用保温塑料大棚春茬试验数据,建立以辐热积为尺度的番茄外观形态及物质累积分配模型,并利用保温塑料大棚秋茬和日光温室越冬茬的试验数据验证模型的准确性。结果表明：1）番茄株高模拟值的决定系数R2和均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分别为0.907 4和13.66 cm;2）番茄整株及各器官的干物质质量模拟值的决定系数R2范围为0.854 1～0.975 1,RMSE为2.87～6.98 g/株;3）番茄整株、地上部以及果实鲜质量累积的模拟值的决定系数R2范围为0.887 2～0.905 0,RMSE为109.83～171.16 g/株。综上可知,该研究建立的模型可较准确地预测番茄株高与干鲜质量物质累积值,模型的实用性较强,可为设施番茄生产提供理论依据和决策支持。     

基于功率谱密度的蛋鸡声音检测方法

利用声音连续监测动物生长过程的缺点是无效声音数据量大。为了获得便于研究人员使用的小数据量并同时反映动物行为信息的声音,引入分类识别方法对原始声音进行处理。以栖架饲养环境中的含有海兰褐蛋鸡鸣叫声的声音片段和风机噪声片段为研究对象,基于不同类型声音在1 000~1 500 Hz频率范围内的功率谱密度存在差异,对2种声音片段进行了分类识别。试验结果表明,该方法的全面正确识别率为95%,其中蛋鸡声音片段正确识别率为93.3%。该方法将有助于实现风机噪声环境中动物声音实时检测与提取,从而减少无用声音数据的储存与传输。     

主动通风酿热产物在番茄基质栽培中的应用研究

为了探讨主动通风酿热补气系统发酵产物作为番茄栽培基质对番茄生长发育及产量、品质的影响,以体积比为3∶1的秸秆和牛粪为原料,进行了为期60 d的主动通风式高温好氧堆肥。将好氧堆肥产品以体积比100%(T1)、33.3%(T2)、0%(CK)的比例与市面上购买的基质混合,比较不同基质条件下番茄的生长发育情况;探讨主动通风高温好氧堆肥作为番茄生长基质的可行性,为主动通风式酿热的产物基质化利用提供理论支撑。结果表明:(1)T2复配基质培育的番茄株高、茎粗显著优于CK和T1;(2)T1的光合作用高于T2,但T2的净光合速率显著高于T1,为28.25 μmol/(m2·s);(3)T2栽种番茄的产量达4.78 kg/株,比CK显著增产了43.3%,比T1高出13.7%。综合分析以上指标,主动通风式酿热条件下的堆肥产物可以作为栽培基质。其中主动通风式酿热产物以33.3%的体积比混合市面上购买的基质形成的复配基质作为栽培基质得到的番茄植株生长效果最佳。     

笼养和栖架养殖模式下鸡蛋品质比较

本研究旨在比较笼养模式和栖架养殖模式对海兰褐蛋鸡鸡蛋品质的影响。试验选择80只13周龄海兰褐蛋鸡,随机分成两组,25只蛋鸡采用笼养模式(笼底面积为500cm2/只)饲养,55只蛋鸡采用栖架养殖模式(网格面积593 cm2/只+栖杆长度16.4 cm/只+沙浴区域面积1.05 m2+产蛋箱面积0.675m2)饲养,在蛋鸡36、42和49周龄时对蛋品质进行测定。结果表明,除36和49周龄鸡蛋蛋黄颜色栖架饲养模式和笼养饲养模式存在显著性差异(P0.05)外,蛋重、蛋形指数、蛋壳强度、蛋壳厚度、蛋壳重、蛋壳颜色、蛋白高度、哈氏单位、蛋黄重、蛋黄比例以及蛋清比例在不同饲养模式下均无显著性差异(P0.05)。     

栖架养殖模式下蛋鸡发声分类识别

针对栖架养殖模式下蛋鸡的发声,采用频谱分析技术,运用音频分析软件Sound Analysis Pro提取不同行为状态下的发声图谱,采集其声学参数作为特征向量,应用J48决策树算法、朴素贝叶斯理论和支持向量机模型分别构建蛋鸡发声分类识别器,利用开源的数据挖掘平台Weka 3.6进行实验。结果表明,栖架养殖模式下,7:00~8:00的蛋鸡发声中,产蛋叫声、愉悦叫声分别占全部发声的42.2%、21.6%,相比于传统的笼养模式,有效地表达了蛋鸡生长过程中的自然行为和生理活动;基于J48决策树算法的蛋鸡发声分类模型识别率最高,达到88.3%,具有较好的识别效果,可运用于蛋鸡发声的实时监测和不同情感的分类识别。     

不同材质传热风道性能及蓄热土壤温度场CFD模拟

风道在园艺设施中应用较为广泛,通常作为土壤及墙体热量传递的载体。该文搭建了风道传热试验台,以聚氯乙烯管道(polyvinyl chloride pipe,PVC)、镀锌铁皮管道(galvanized iron pipe,GI)及钢筋网外缠绕土工布管道(steel mesh skeleton-geotextile composite pipe,SFG)3种管材作为传热风道,以土壤为蓄热体进行试验,结合计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对蓄热土壤温度场进行分析。结果表明,SFG的传热效果最好,测试期间的换热量达到299.44 kJ,约是GI的4倍、PVC的3倍;SFG进、出口上、下、左、右4个方向的有效蓄热范围均远大于240 mm,PVC与GI的有效蓄热范围相似;通过CFD所建立的3个传热风道计算模型的最大相对误差为4.4%,模拟发现蓄热土壤截面温度从进风口到出风口具有一定的"坡降"。因此,SFG的传热效果明显优于PVC与GI,具有较高的应用潜力和一定的推广价值。