积灰和光照强度对光伏组件输出功率的影响

针对农业光伏设备积灰严重导致发电量降低的问题,该文采用人工布灰的室内试验方式,利用太阳能全自动模拟跟踪装置,研究灰尘粒径、积灰密度和光照强度对光伏组件输出功率的影响规律,建立了输出功率减小率预测模型,并在室外自然光照下进行模型验证。结果表明:光伏组件输出功率减少率随积灰密度的增大而增大,但增长速度逐渐变缓;当积灰密度相同时,光伏组件输出功率减小率随灰尘粒径的增大而减小,当光照强度为18 300 lux、积灰密度为10 g/m2时,0～38、38～75、75～110和110～150μm粒径组对应输出功率减小率分别为15.96%、12.51%、8.16%和5.39%。双因素方差分析结果表明,灰尘粒径、积灰密度及两者交互作用对输出功率减小率影响显著,光照强度对输出功率减小率影响不显著。通过理论分析,提出了基于遮挡效果相同的不同颗粒级配灰尘的等效粒径的概念和计算公式,进一步利用多项式拟合,建立了光伏组件输出功率减小率随积灰密度和等效粒径变化的计算模型(R2=0.986)。利用太阳能水肥一体化装置对计算模型进行验证,误差绝对值均小于1.5%,表明模型具有很好的实际应用价值。该模型可为光伏农业设备中供电系统的优化配置提供设计依据。     

基于数值模拟的射流式吸肥器结构尺寸优化及性能试验

为提高射流式吸肥器的吸肥性能,使其满足水肥一体化灌溉系统中的大吸肥量需求,该研究以大吸肥量和高吸肥效率为目标,对射流式吸肥器内部结构尺寸进行优化设计。选取表征吸肥器结构的4个参数即吸肥腔收缩角、吸肥腔直径、喉部直径比以及喉部收缩比作为结构优化参数,以吸肥量、进口流量比、吸肥浓度、吸肥效率作为评价吸肥器吸肥性能的4个指标,运用CFD数值模拟和试验相结合的方法,确定吸肥性能最优的结构组合参数,并利用3D打印技术制作最佳结构参数的吸肥器实体,对其在不同进口压力下的吸肥性能进行分析。结果表明:在相同进口压力下,吸肥性能评价指标随吸肥腔收缩角、吸肥腔直径和喉部直径比的增大呈先增大后减小的趋势,均存在吸肥性能峰值;而随喉部收缩比增大,吸肥量逐渐增加,进口流量比、吸肥效率、吸肥浓度值明显降低;根据模拟结果确定了吸肥器最佳结构参数组合为吸肥腔收缩角80°、吸肥腔直径22 mm、喉部直径比2.5、喉部收缩比0.2。在0.15～0.30 MPa压力范围内,吸肥器优化后相比优化前的吸肥量和吸肥效率分别增大76%～107%和22%～42%。优化后的射流式吸肥器吸肥性能得到显著提高,适用于大吸肥量需求的水肥灌溉系统。     

水肥一体化灌溉施肥机吸肥性能试验研究

为满足灌溉施肥和多营养调配的需求,设计了一款简易型3通道施肥机。通过试验的方法,研究不同灌溉主管进口压力、流量和吸肥通道开启个数对吸肥量的影响规律,以及施肥水泵的水力规律。结果表明:主管进口压力、吸肥通道开启个数对吸肥量有影响,主管进口流量对吸肥量无影响。3个吸肥通道全部开启时,随主管进口压力的增大,总吸肥量逐渐减小;开启1个或2个吸肥通道时,总吸肥量在一定压力范围内基本保持不变,随后逐渐减小。建立了总吸肥量与主管进口压力、吸肥通道开启个数的回归模型,可用于吸肥量估算。水泵效率随主管进口压力的增大而增大,当3个吸肥通道全部开启时施肥水泵效率最高。所揭示的施肥机的吸肥规律及施肥水泵的水力规律,可为施肥水泵的选型设计提供参考。