滴灌用过滤装置的研究现状及发展趋势

由于滴灌灌水器流道较小,滴灌系统对水质要求颇高,因此过滤装置在滴灌中非常重要。国内外学者对其进行了大量的研究和研发工作。在此背景下,在简要阐述滴灌用砂石、网式、叠片式和离心式过滤器工作原理的基础上,对滴灌用过滤器的研究现状进行了系统归纳总结,对过滤器研究存在问题和发展趋势进行了讨论。认为目前针对过滤器水头损失和堵塞的变化规律及影响因素的试验研究较多;在建立过滤器水头损失理论计算方程和模型模拟过滤器内部水流流态等方面已引入流体计算模型;而砂石过滤器滤料和滤帽、网式过滤器自清洗装置、叠片式过滤器叠片以及一体式组合过滤器结构的改进等是过滤器研发的热点。研究认为将来过滤器的研究研发工作可重点针对过滤器模拟技术和适应我国国情的过滤器研制等方面展开。本研究可为滴灌用过滤器的研究提供一定的技术支撑。     

取土器取土筒入土对土壤扰动影响的试验研究 —基于离散元法

土壤的获取能否保持较好的原状性对相关土壤分析结果有很大影响,因而主要研究了取土器取土筒在入土时造成土壤扰动的原因。土壤是不透明的物质,不能直接观察取土筒内部土壤的扰动情况。为探究取土筒内部土壤扰动情况,先做取土筒入土时其外壁表层土壤的扰动试验,观察试验现象并进行分析;然后运用EDEM软件对取土筒入土时外壁表层土壤进行模拟仿真,对仿真进行结果后处理,对比察看仿真结果与试验结果所得的结论是否一致,如若一致,则可用EDEM对取土筒入土时内部土壤扰动机理进行仿真分析。试验采用电动取土器,用高速摄影仪记录取土筒入土时其外壁土壤的扰动情况,试验结果和仿真结果所得结论大致相同。对取土筒内部土壤进行仿真,结果表明:①在垂直方向,土壤的上部及下部扰动较大,上部土壤容易出现向上隆起(即涌土现象),下部土壤易受挤压变形,中间土壤扰动较小。②在水平方向,从筒中轴线到筒壁,土壤扰动逐渐增大。综合垂直和水平方向的土壤扰动规律可知:筒轴线中层处的土壤原状性保持最佳,进行土壤分析时最好以此处土壤为样本进行研究。     

多级复合网式过滤器水力性能试验研究

多级复合网式过滤器是将不同目数的滤网(50、80、120目)集成在同一壳体以增加其过滤效果的微灌用过滤器。【目的】研究该过滤器性能。【方法】开展清水试验,考察过滤器清洁压降变化;开展浑水试验,以流量和含沙量为因素,其中,流量设置18、22、26m³/h,含沙量设置0.07、0.10、0.13g/L,考察水头损失、流量、浊度等指标变化规律。【结果】清水试验时,过滤器清洁压降曲线符合幂函数关系,拟合系数0.9999;浑水试验时,流量起初较稳定,约18~30min后出现拐点而急剧下降;相对应的,过滤器水头损失则起初稳定,出现拐点后急剧增大,流量和含沙量越大,流量和水头损失变化的拐点出现越早,过滤周期越短,过滤器发生堵塞的时间越短,但发生堵塞后,浊度出现降低趋势,预示过滤效果更好。【结论】新研发的多级复合网式过滤器(壳体内径370 mm,高720mm)水力性能变化规律与单一网式过滤器类似,而且过滤周期较长,过滤精度较高,适用于微灌系统。     

微灌多级复合网式过滤器的设计和试验

网式过滤器是微灌系统上广泛应用的过滤装置之一,微灌上常将不同过滤精度的过滤器组合使用以达到更好的过滤效果,但这同时也导致过滤器组出现了占据空间大、连接件多、清洗不便等问题。基于此,在分析网式过滤器过滤机理的基础上,设计了一种微灌多级复合网式过滤器,将不同过滤精度的筛网有效集中在同一壳体内,同时设计了对多级滤网进行清洗的刷体,并设计了控制装置。在设计的基础上,试制了样机,展开了水力性能试验,结果表明:自主研发的复合网式过滤器清洁压降变化规律仍近似于网式过滤器,可用幂函数表示;在过流量30 m~3/h情况下,复合网式过滤器的水头损失仅1.5 m,证明了其结构的合理性。