层流炉内生物质粉喂料器的设计与实验

在利用层流炉研究闪速加热条件下生物质粉热解挥发特性的实验过程中,生物质细粉的稳定加入与否直接影响实验数据的获取.为满足层流炉实验中在极小喂料速率下的稳定喂料要求,设计了一套震动式气流携带喂料器.该喂料器中生物质粉在振动电机的作用下呈流动状态,携带气流将其携带至反应区中.利用PIV技术进行了层流炉内生物质粉运动规律的冷态测量实验.研究结果表明,该加料装置具有连续稳定的加料特点,加料速率稳定在0.0399g/min左右.     

基于山东省农业用水合理利用的多目标农作物种植结构调整

山东省是水资源极度匮乏的农业大省，农业用水依然是用水大项。为节约农业用水，在保证粮食安全的前提下，结合山东省农业供给侧改革内容，从种植效益和节水效益角度出发，运用多目标优化模型对农作物种植结构进行调整研究。结果表明:调整后山东省农作物种植结构由原粮、经2类变为粮、经、饲3类，种植比例也由3∶1转变为10∶5∶1，调整后7类作物（小麦、玉米、水稻、棉花、花生、大豆及蔬菜）种植净利润增加59.49亿元，节约农业用水量490.66万m3。种植结构优化调整达到了农业节水目的，同时增加了农业产值，且饲草种植比例的增加也符合农业供给侧改革调整方向。      

牵引式液态肥喷洒机设计与试验

针对目前国内缺乏专业的液态肥喷洒机,设计了主要由罐体、吸料系统、排料系统和喷洒器等部件组成的牵引式液态肥喷洒机,建立了喷洒作业理论模型,并对真空泵排量、罐体结构、喷嘴喷射速度等关键参数进行了设计与计算。采用仿真软件对喷洒器散射挡板形状、散射挡板朝向、喷嘴形状和喷嘴喷射速度等关键因素进行了仿真分析,结果表明,为达到较好的喷洒效果,应采用扇形散射挡板、圆锥形喷嘴和13 m/s左右的喷射速度,散射挡板与水平面呈正夹角。以喷洒幅宽、均匀性变异系数、平均厚度为喷洒性能指标,采用正交试验对喷洒作业进行了优化仿真,得出对喷洒幅宽影响显著的因素是散射挡板长轴长度,对地面水平均厚度影响显著的因素是散射挡板倾斜角,各个因素对于喷洒均匀变异性系数的影响不显著。结合设计目标,当行进速度5 km/h时,优先选取散射挡板与水平夹角35°、散射挡板长轴长度32 cm、喷射速度13 m/s和喷嘴高度1 m,可得试验喷洒幅宽为11 m,地面水平均厚度为1.65 mm,喷洒均匀性变异系数C_V为34.86%,仿真分析与试验结果基本一致,验证了设计的准确性和可靠性,达到了设计目标,满足使用要求。     

陶瓷球与生物质半焦混合体在不同截面形状斜管中的速度特性

为了探索不同截面形状斜管对陶瓷球与生物质半焦混合固体颗粒速度分布的影响规律，设计了PIV冷态模拟试验装置。利用PIV技术对陶瓷球（粒径为1、2和3 mm）与生物质半焦不同质量比例（10∶1、30∶1和50∶1）的混合颗粒在3种不同截面形状（圆形、半圆半方形和方形）的斜管中（稳流阶段X=1 190 mm截面）流动规律进行了试验研究。试验结果表明:在3种不同截面形状斜管中生物质半焦轴向时均速度在yd＝0～1内形状分布都类似于“磁滞回线”；在混合颗粒质量比例为10∶1时，生物质半焦轴向时均速度分布基本不受截面形状影响，都可以用方管或半圆半方管来近似代替圆管进行试验；而在陶瓷球粒径为1和2 mm时，混合颗粒质量比例为30∶1和50∶1时，生物质半焦轴向时均速度分布受截面形状影响较大，不可以用方管或半圆半方管来代替圆管进行试验。      

竖直管内陶瓷球颗粒运动的PIV测量

利用PIV技术对陶瓷球颗粒在竖直管内的流动进行测量,为下降管中流动混合过程热交换规律的研究提供理论支持.实验结果表明:在所采用的下料方式下,陶瓷球的运动是一种匀加速运动;在运动过程中,陶瓷球之间有相互的碰撞,但次数很少;陶瓷球与管壁也有相互碰撞,而且比陶瓷球之间的碰撞几率要大得多.     

玉米秸秆热解生物油主要成分分析

生物质热裂解产生的生物油是一种含氧量极高的复杂有机成分混合物,在流化床热解实验台上使用玉米秸秆粉为原料来制取生物油。为此,对生物油进行预处理并利用气质联用仪对生物油成分进行了定性分析,初步鉴定出醛、酮、酸、酯、醇、呋喃和酚类等17种主要化合物。这些有机物对生物油的特性有一定影响,分析结果为有效地进一步利用生物油提供了一定的科学依据。     

串联式拖拉机液压功率分流无级变速箱的设计

为了在小功率拖拉机及其农业机械上实现无级调速,设计了一种串联式液压功率分流无级变速箱。首先,对无级变速箱的传动方案进行了介绍;其次,详细阐述了变速箱的参数设计和结构设计流程;再次,构建了该液压功率分流无级变速箱与静液压无级变速箱的效率计算模型,并通过试验获取了模型的关键参数;最后,根据效率模型的计算结果,对两种无级变速箱的传动效率和调速特性进行了比较。研究结果表明:所设计的无级变速箱不仅结构简单、成本可控,且具有较之于静液压无级变速箱更佳的效率特性。研究所得结论可为我国中小功率无级变速拖拉机和农业作业机械的研制提供理论依据和方法支撑。     

小麦玉米规模化周期性耕作装备优化配备研究

针对小麦玉米两作规模化生产技术装备优化配备的特点,通过对山东省小麦玉米规模化生产的大量调研,制定了适合山东省小麦玉米两作规模化周期性耕作(4年)技术模式,提出了一种适用于优化配备通用数学模型建立的以生产环节为单位的技术模式组织方法,并以不同的作业环节组织周期性耕作技术模式;采用专家法进行机组的最优配套和选型,以作业成本最小为目标,分别采用线性规划方法和整数规划方法建立了农机装备优化配备通用数学模型。此模型适用于不同规模和生产技术模式下的全过程作业环节的农机装备优化配备方案生成,建立了优化配备基础数据库,开发了农机装备优化配备系统,生成了优化配备方案。研究结果表明:线性规划优化配备方案作业成本低于实际规模的作业成本15%~35%,整数规划优化配备方案作业成本低于线性规划优化配备方案的作业成本。可见,小麦玉米两作规模化生产技术装备优化配备结果正确合理。     

垂直下降管内陶瓷球流动与传热的试验

为研究下降管式生物质热裂解反应器内陶瓷球的流动与换热规律,在一内径60 mm,长1.6 m的垂直管上利用粒子图像测速仪进行了陶瓷球流场测试和1.0、1.2、1.4 kg/min质量流量下90℃陶瓷球与室温空气的对流换热试验,分析出了陶瓷球在下降管内的滞留时间和陶瓷球与空气对流换热系数的计算方法。流场试验表明：轴向速度随下降距离增大而增大;任意下降距离处,在靠近管壁半径的15%距离内,陶瓷球的轴向速度逐渐增大,直至达到最大值后不再变化;边壁附近的径向速度变化较大,中心速度基本为零。换热试验表明：不同陶瓷球流量下的对流换热系数基本相同,利用Ranz-Marshall公式计算出的换热系数比理论分析计算的小;根据理论计算的换热系数和试验数据,回归出的努谢尔数与雷诺数的关系式为： ;在60～550℃范围内,利用回归式计算的换热系数与空气温度成线性关系,并随温度升高而增大。