保鲜运输车温度场分布特性试验研究

为解决果蔬保鲜运输车厢体内温差过大的问题,搭建了基于压差原理的保鲜运输温度场试验平台。通过改变回风道风速、回风道长度、开孔隔板开孔率、堆栈方式、气流导轨等影响气流形式的因素,研究了这些因素对保鲜运输车厢温度场分布的影响。结果表明:回风道风速越大,回风道越长,保鲜厢内的温度场均匀性越好;堆栈方式为中间两侧留空时,厢体内温度场均匀性优于仅中间留空、两侧留空和满载等3种堆栈方式;开孔隔板开孔率对保鲜室中横截面温度场均匀性的影响较大;有气流导轨时的温度场均匀性优于无气流导轨时。当回风道长度为1.5m,回风道风速为8m/s,开孔率为16.11%,堆栈方式为中间两侧留空,有气流导轨时,保鲜运输车厢内的温度场均匀性较优,此时保鲜室内中纵截面温度分布的标准差为1.15℃,中横截面温度分布的标准差为2.04℃。研究结果为果蔬保鲜运输车的厢体结构优化提供参考。     

柑橘黄龙病蒸汽快速热处理升温特性及田间防治效果

为了深入了解柑橘黄龙病湿热蒸汽快速热处理时韧皮部的升温特性,针对柑橘黄龙病细菌位于韧皮部的特点,构建了室内和田间试验装置,主要包含加热罩、湿热蒸汽发生装置、树体表面和韧皮部温度采集装置。通过比较热处理前后韧皮部温度变化,作物恢复程度差异和黄龙病病菌浓度变化,分析获取湿热蒸汽快速热处理合理参数组合。室内试验选用1 a生柑橘树,研究了树体表面温度为55~65℃,蒸汽输送压力为0.015和0.03 MPa,不保温和保温处理30 s对于韧皮部升温和作物恢复的影响。试验结果:树体表面温度为65℃及以上时,作物都因热损而死亡,采用60℃作为热处理温度阈值,有利于韧皮部温度提高。较高的蒸汽输送压力(如0.03 MPa),虽有利于作物所在环境温度的快速升高,但其作用于韧皮部的传热时间短,韧皮部温度并没有得到有效提高,而加热后的30 s保温处理普遍有利于韧皮部温度提高。田间试验选用9 a生柑橘树,研究了树体表面温度为60℃,蒸汽输送压力为0.03 MPa,保温时间30 s的组合参数对于黄龙病病菌浓度和作物恢复的影响。试验结果:4棵染病柑橘树经过热处理,其中2棵恢复到未染病状态,2棵病菌浓度降低。2棵未经过热处理的染病柑橘树,其病菌浓度没有变化。室内和田间试验结果表明:湿热蒸汽快速热处理能有效促进染病柑橘树的生命力恢复,明显降低病菌浓度;对于柑橘黄龙病田间湿热蒸汽快速热处理,不能只关注树体表面温度的快速提高,而应关注韧皮部温度的有效提高;热处理应考虑直接蒸汽加热和关闭蒸汽后保温的综合影响,为了增加韧皮部传热,应尽量选取较高升温上限和较低输送压力。研究结果为柑橘黄龙病田间热处理防治提供参考。     

保鲜运输用液氮充注气调的温度调节性能优化

为解决保鲜运输用液氮充注气调产生的果蔬低温伤害问题,建立了液氮充注气调试验装置,通过改变液氮罐出液阀孔径、汽化盘管长度、横管开孔方向、开孔隔板开孔率、通风风速、回风道长度等因素,研究各因素对液氮充注温度调节性能的影响,优化液氮充注气调的温度调节性能。结果表明:当液氮罐出液阀孔径为1.5mm,汽化盘管长度为4m,横管开孔吹向风机,开孔隔板开孔率为4.03%,通风风速为8m/s,回风道长度为1.5m,厢体内氧气体积分数自20.95%降至5%时,液氮气调的温度调节性能较优,开孔隔板出气口最大温差仅为1.3℃,开孔隔板出口处与回风道内的最大温差仅为2.72℃。液氮充注气调在43min内可快速将厢体内氧气体积分数由20.95%降至5%,还可利用液氮的冷量为保鲜环境降温。研究结果对果蔬液氮气调保鲜运输车的设计具有一定的参考价值。     

冷库空气幕流场的非稳态数值模拟及验证

为了真实地研究冷库空气幕开启后冷库气流场和温度场的变化规律,该文建立了冷库三维模型,利用CFD模拟软件对试验冷库空气幕的流场进行了非稳态模拟,预测库门和空气幕开启60 s内冷库温度场和气流场的变化,并对温度场模拟结果进行了试验验证。模拟结果得出库门和空气幕开启后,空气幕射流的中心主流速度衰减慢,而两侧气流的速度衰减快,库外热空气从入口两侧和底部侵入库内;冷库内靠近冷风机一侧底部的温度上升较快;侵入的热空气改变了冷气流的流动轨迹,冷热空气存在压力差导致冷库中心处形成多个涡旋,从而破坏了库内均匀的气流组织。在今后的研究中可以通过数值模拟优化冷库空气幕的送风速度、喷口宽度等参数,从而提高冷库空气幕的隔离性能,维持库内控温要求。     

叶绿素荧光成像技术下的柑橘黄龙病快速诊断

柑橘黄龙病被称为柑橘的"癌症",具有极强的传染性,造成柑橘产业巨大的经济损失。为探究病原菌对宿主光合作用进程中对光能吸收、分配和利用的影响,并实现柑橘黄龙病的快速诊断,该研究利用叶绿素荧光成像技术对感染黄龙病不同程度柑橘叶片的叶绿素荧光特性和相应淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行研究,分析了叶片的叶绿素荧光图像与淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量之间的关系,并构建了柑橘黄龙病快速诊断模型。结果表明,染病叶片中的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖出现异常累积,糖代谢异常与病原菌的侵染有关;宿主的叶绿体光系统Ⅱ(Photosystem Ⅱ, PSⅡ)反应中心遭受破坏,导致最小荧光产量上升,PSⅡ的最大光量子效率下降及PSⅡ中有活性的光反应中心数量减少,染病叶片的光化学反应的能力降低,激发能被转换成不可调制荧光淬灭的比例上升;叶绿素荧光参数能够精确地反演出叶片的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量,两者具有很强的相关性。利用叶绿素荧光参数构建的随机森林模型对柑橘黄龙病诊断的总体识别正确率为97.50%。采用叶绿素荧光成像技术能够实现柑橘黄龙病快速无损检测,可为柑橘黄龙病的早期预警提供新方法。     

柑橘黄龙病热处理防治技术研究进展

柑橘黄龙病正在中国、巴西和美国等地广泛传播,急需快速、有效的田间防治技术。热水和湿热空气处理对柑橘病苗和嫁接枝条有脱毒作用,在温室环境中对病苗木进行光照热疗,可以减少黄龙病病菌数量,促进其健康生长并有效延长产果寿命。该文针对柑橘黄龙病防治技术的研究现状,综述了基因改良育种、苗木脱毒、化学防治、物理防治和生物防治等方法,结合热疗法在微生物和昆虫杀灭中的广泛应用,分析了田间热处理防治技术研究中存在的主要问题,提出了研究柑橘黄龙病病菌热处理温度阈值和对应时间、建立田间黄龙病病情快速诊断和热处理防治效果评价体系、研究热处理对黄龙病病菌抑制和消杀机理以及不同传热介质在柑橘树体的传热过程和特性、建立黄龙病田间快速热处理系统、研究黄龙病综合防治方法等建议,可为进一步研究柑橘黄龙病田间防治技术提供参考。     

圆锥形顶太阳能蓄热水箱锥顶结构及运行参数优化

为获得顶部为圆锥形结构的太阳能蓄热水箱最优锥顶结构及运行参数,对水箱在有内置隔板情况下的10种锥顶结构进行了数值设计,结果表明:在给定流动参数条件下,锥顶角在173.1°~118.1°间变化对水箱内热分层影响效果相当,高温热水区域范围略有增大;对于锥顶高度为0.09 m、锥顶角为159.6°的最佳结构水箱,水箱出口附近高温热水区域范围随冷水入口流速增大逐渐缩小、随热水入口温度提高而增大,但提高热水入口温度对于高温热水区域范围的增大程度在较高冷水入口流速时要小于较低冷水入口流速时的情况;在其他流体参数不变的情况下,冷热水出口温差随冷水入口流速增大呈上升趋势,但当冷水入口流速增大到一定值时其对增大冷热水出口温差的贡献趋于平缓;在冷水入口流速较小时提高热水入口温度对于增大冷热水出口温差的贡献要略大于冷水入口流速较大时的情况。热水入口温度为333 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.9 m/s组合而成的工况以及热水入口温度为343 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.9 m/s组合而成的工况适合于"小流量大温差"的热用户运行模式;热水入口温度为333 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.1 m/s组合而成的工况以及热水入口温度为343 K、冷水入口温度为303 K、热水入口流速为0.05 m/s、冷水入口流速为0.1 m/s组合而成的工况适合于热用户对热水供应量需求较大的情况。     

氯化锂液体除湿器的试验研究

该文分析了液体除湿的优越性及除湿机理，并对一定结构的氯化锂液体除湿器的除湿性能进行了试验研究，得出溶液入口温度和浓度对空气出口温度和含湿量影响的关系,为除湿器的设计和设备运行提供参考和指导。在确定除湿溶液入口参数时，选择的溶液入口温度要比空气出口温度低2～4℃，相应的溶液入口浓度要比空气出口参数所对应的平衡浓度低1%～3%。     

保鲜运输用高压雾化加湿系统湿度调节特性的试验研究

为解决果蔬保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计问题,建立了高压雾化加湿系统试验平台。通过改变保鲜厢体中回风道风速、开孔隔板开孔率、回风道长度等,研究各因素对加湿效率和湿度分布的影响,分析高压雾化加湿系统的湿度调节特性。结果表明：设计的保鲜厢体结构有利于加速液滴雾化,防止果蔬包装箱强度降低;高压雾化加湿系统加湿效率与风速、开孔率呈非线性关系;在风速和开孔率相同的情况下,回风道越长,保鲜室内湿度分布越均匀;确定开孔率为7.56%,风速为8m/s,回风通道长度为1.5m为本试验平台的最优的工作参数组合。研究结果对保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计具有一定的参考价值。     

保鲜运输用高压雾化加湿系统湿度调节特性的试验

为解决果蔬保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计问题,建立了高压雾化加湿系统试验平台。通过改变保鲜箱体中回风道风速、开孔隔板开孔率、回风道长度等,研究各因素对加湿效率和湿度分布的影响,分析高压雾化加湿系统的湿度调节特性。结果表明：设计的保鲜箱体结构有利于加速液滴雾化,防止果蔬包装箱强度降低;高压雾化加湿系统加湿效率与风速、开孔率呈非线性关系;在风速和开孔率相同的情况下,回风道越长,保鲜室内湿度分布越均匀;确定开孔率为7.56%,风速为8 m/s,回风通道长度为1.5 m为试验平台较优的工作参数组合。研究结果对保鲜运输用高压雾化加湿系统的设计具有一定的参考价值。     

微热管阵列式太阳能平板空气集热器集热性能

该文在传统平板太阳能空气集热器基础上,结合高效热导元件—微热管阵列(micro-heat pipe arrays,MHPA),提出一种全新的平板式太阳能空气集热器,阐明了该集热器的基本结构和工作原理,深入分析了该新型集热器的传热机理。对集热器的热损失情况进行了理论分析,并对该新型集热器的非稳态集热特性进行了试验研究。通过测试该集热器在不同条件下的集热特性,分析了运行参数及气象参数对其性能的影响规律。结果表明,该集热器在风量为290 m3/h,瞬时集热效率稳定在68%,且具有结构简单,可靠性高,集热效率稳定的特点。     

基于Shannon-Wiener指数的干燥过程中物料含水率均匀性计算及验证

为了改善带式干燥机内流场结构,提高干燥机内水分均匀度,在计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)理论的基础上,利用FLUENT软件包模拟并探讨堆积厚度、热风流速、热风温度和热风含水率对干燥后物料含水率的影响,并辅以试验验证。在Shannon-wiener指数的基础上计算干燥机内含水率均匀度,并与传统水分均匀性(Mu)计算方法和CFD计算的平均值作比较。利用FLUENT软件包数值模拟并试验验证了2种导流板(普通导流板和翼型导流板)的干燥效果。结果表明:试验测得各测孔的风速与数值模拟的结果吻合。4类因素中堆积厚度对含水率均匀度影响最大,厚度为80 mm的槟榔层的含水率比厚度为40、60 mm的更均匀。含水率均匀度曲线的趋势相似,但含水率均匀度与CFD计算结果更接近。水分均匀性指数曲线显示堆积厚度为80 mm的试验水分均匀性远高于其他试验,当物料厚度为80 mm时,进口热风温度70℃,热风流速1.5 m/s,进口热风含水率0.24的试验条件更有利于水分均匀地分布。翼型导流板使得槟榔含水率从0.285降到0.215,水分均匀性指数提高至0.926,干燥效率提升。     

基于均流板原理的通风墙型植物工厂循环送风系统设计与模拟

植物工厂是当前可控农业环境的最高形式之一,但植物工厂内温度、气流空间分布不均,不同栽培架之间存在一定温差、气流速度差。为解决气流植物工厂内局部环境因子差异大的问题,该研究对植物工厂进风口设置进行改进,在侧进上出气流循环模式下,借鉴均流板原理设计了一款全网孔通风墙型植物工厂,并通过计算流体力学软件(computational fluid dynamics, CFD)进行模拟,分析该类型工厂下温度、气流速度、CO₂浓度、相对湿度、适宜风速占比、空气龄、指定流线速度变化情况,以评价全网孔通风墙对植物工厂内局部环境差异的改进效果。该设计平均空气龄为7.5 s,是无全网孔通风墙条件下的1/9,空气更新效率有效提升。研究表明全网孔通风墙型植物工厂能有效提升植物工厂内环境因子分布均匀性。     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

进风位置对纵向通风叠层鸡舍气流和温度影响CFD模拟

为提高鸡舍夏季通风效率,改善舍内环境条件,该文通过计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟分别探究了进风口内侧加设导流板及不加设导流板时,进风位置对叠层笼养鸡舍舍内及笼内气流、温度及分布的影响。鸡舍模型通过现场试验进行验证。结果表明:在进风口内侧不加设导流板时,近进风口区域(距首个笼17.5 m之内鸡笼区域)笼内平均风速随着进风位置与鸡笼间距离增加而增大,最大增幅为0.54m/s。而当进风口内侧加设导流板时,不同进风位置时对笼内平均风速相对差异小于10%。同时,随着进风位置与鸡笼间距离增加,近进风口处笼内气流分布均匀性增加,笼内温度呈降低趋势且其分布趋于均匀。但进风位置对笼内环境影响范围有限,文中研究显示,进风位置对气流速度的影响范围为距首个笼27 m之内笼内区域,对气流分布均匀性的影响范围为距首个笼45 m之内笼内区域,对温度分布的影响范围为距首个笼18 m之内笼内区域。研究表明,在叠层鸡舍夏季通风系统进风位置设计中,应尽量设计在山墙,及保证进风口与鸡笼区域无重合,使得进风气流充分发展后进入鸡笼,有助于减少笼内通风弱区及涡流区域。     

温室地下蓄热系统换热特性研究

针对现行温室地下埋管式换热系统结构的缺点，为充分利用地下蓄热，提高地温和夜间环境温度，设计了一种新型温室地下蓄热系统。测定了系统蓄热与放热时进出口空气温度、湿度与换热管道出口处空气的流速。试验结果表明，温室地下蓄热系统蓄热和放热时进口空气与出口空气的温度差、焓差较大，其差值随系统运行时间降低，白天蓄热量与夜间释放热量大于系统消耗的电能，蓄热时运行时间不宜大于4.5 h。     

基于温度和速度均匀性的侧送风烘房设计及仿真

为提高农业机械零部件烘房温度均匀性,该研究设计并优化送风参数,分析其对速度场、温度场的影响。首先,通过理论分析和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)相结合的方法,对所设计的农机零部件烘房速度场、温度场进行数值模拟,得到烘房内速度、温度分布规律。进一步分析各送风参数对速度均匀性、温度均匀性的影响。结果表明:单侧送风回风方式优于双侧送风回风;送风口数量为8时,温度、速度均匀性较好;送风角度15°时,速度、温度均匀性较好。试验数值和模拟数值误差较小,温度误差小于1.68%,风速误差小于1.1 m/s,仿真结果可靠有效。所设计的农机零部件烘房工作稳定可靠,温度不均匀系数低于6%,满足设计要求。该研究可为农机零部件烘房结构设计及参数选取提供理论依据。     

用于房屋取暖的太阳能热转换系统卵石层热特性的实验研究(英)

为了给房间提供热能而不消耗电力和常规能源，设计并制造了用于房屋取暖的太阳能热转换系统。该系统主要由太阳能集热器、卵石层和房间组成。太阳能集热器具有28根真空集热管，每根真空集热管的直径和长度分别为47 mm和1500 mm。在长4 m宽2.7 m的房间内铺设了150 mm厚的卵石层。卵石大小为50～100 mm。对由太阳能集热器热水自然循环加热的太阳能热转换系统卵石层的热特性进行了实验研究。测试了该系统不同单元的温度。结果表明，在考虑了每个测试单元热传递时间滞后的条件下，当系统的入口点和出口点的温度存在温差及卵石层和水泥地面存在温差时，该系统能够实现热能自然循环。证实了卵石层和地表面的水平温度分布均匀。卵石层储热周期为10 h、放热周期为24 h。以卵石层日平均温度与户外平均温度之间的差值为依据，计算出卵石层一日内的储热量约为49 MJ/d。