热风—蒸汽一体化炉设计与试验

利用CATIA软件对传统单体热风炉和蒸汽炉进行数模,然后对两炉的工作原理、结构组成进行分析、研究,再利用CATIA对两炉进行二次开发,结构、功能融合,设计出占地面积小,结构紧凑,功能强劲,低碳、高效、环保的热风—蒸汽一体化炉。试验证明,该炉与单体炉相比,降低煤耗28.0%,减少烟气排放28.3%,节约购买成本23.3%,减少用工50.0%。     

生物质燃料多功能炉设计与性能测试

为了解决当前生物质燃料炉存在的热效率低、排放不达标、有焦油味、炊事取暖不兼顾、炊事高度与烧炕爬烟高度不兼顾等问题,该文结合北方地区农村居民生活习惯,设计了一种集取暖、炊事、洗浴等功能于一体的生物质多功能炉,并对其性能进行了测试。结果显示,其额定热功率为8.0 kW,热效率为69.7%,炊事热效率为39.2%,炊事火力强度为39 926 J/g,综合热效率为78.55%,烟气排放指标低于国家标准。研究结果可为中国北方地区的生物质燃料多功能炉的设计和应用提供参考。     

秸秆压块燃料炉设计与试验

农村地区采用秸秆压块燃料供暖可有效降低温室气体和大气污染物的排放。针对秸秆压块燃料炉存在自动化程度低、低效、高排放等问题,该研究基于秸秆压块燃料燃烧特性,设计了一台具有自动供料装置的秸秆压块燃料炉,采用分区燃烧、鼓风与引风耦合配风等方式,提高燃烧性能。对秸秆压块燃料炉进行性能测试,试验结果表明：通过自动供料机可以实现连续10 h小流量输送燃料,燃料输送量为2.57～4.12 kg/h;其额定热功率8 kW,热效率71.20%,耗电量3.83 (kW·h)/d;最佳燃烧工况下,粉尘、CO、NOx排放量分别为35.78 mg/m3、0.104 %、191.1 mg/m3,符合国家标准的排放限值。对燃料炉的测试与评价验证了锅炉结构合理,可为后续高自动化秸秆压块燃料炉的研发提供参考依据。     

水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥装置研制及性能试验

为了实现利用高温高压饱和蒸汽干燥水稻植质钵育秧盘,以保证秧盘的成盘率、秧盘的湿强度和秧盘的储存期,同时增加水稻秸秆的利用率,设计了以水稻秸秆制成的燃料棒为燃料的水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥装置。该装置主要由干燥介质供给系统、蒸汽干燥器和控制系统组成。根据蒸汽干燥理论、干燥装置设计的技术要求、每次干燥秧盘的最大数量、秧盘在干燥车上的布置形式和秧盘在干燥器内的布置形式,确定干燥介质供给系统中的蒸汽锅炉额定蒸发量为0.5 t/h,额定工作温度为144℃;干燥器的尺寸为Φ2 400 mm×5 500 mm,壁厚10 mm,保温层的厚度为170 mm,最高承受压力为0.7 MPa。干燥装置性能试验结果表明:干燥器的密封性、保温性良好,秧盘的成盘率达到97%,秧盘干燥均匀,秧盘的含水率、干燥湿强度满足秧盘的储存及生产要求。该研究结果为后续生产应用提供参考。     

基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验

为利用文丘里施肥器实现变量施肥,基于脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术设计了一种水肥一体化变量施肥装置,它主要由压力变送器、文丘里施肥器、脉冲电磁阀及控制器组成。通过改变PWM的占空比对脉冲电磁阀进行控制以改变文丘里施肥器进出口压力差,从而改变文丘里施肥器的吸肥量。以压力变送器检测管道入口压力,通过试验标定的方法将入口压力转化为相应的流量信息,从而获得施肥量和施肥质量分数。在多个入口压力水平下进行了试验,试验结果表明:电磁阀PWM控制的最佳频率为6 Hz;入口流量与入口压力呈线性正相关关系,决定系数为0.9936;施肥装置的最佳入口压力范围为0.15～0.25 MPa,在此压力范围内改变PWM的占空比对电磁阀进行控制,可实现施肥质量分数在1.25%～9.13%范围内可调。     

温室水肥一体化营养液调控装备设计与试验

针对当前温室生产中用水效率普遍较低、肥料使用量较高的问题,有必要对水肥一体化营养液调控及灌溉技术进行深入研究,探索适合中国具体情况的,低成本的水肥一体化营养液灌溉模式和相关农业装备。该文设计了一种水肥一体化营养液调控装备,根据营养液制备装置特点和制备过程,建立了营养液制备系统二阶数学模型,并利用增量式PID(proportion integration differentiation,比例-积分-微分)算法和改进Smith预估器对营养液的制备过程进行精确控制;利用EC传感器和p H传感器实时检测营养液的制备情况,并且通过驱动相应的继电器实现营养液的调控。试验结果表明,该水肥一体化营养液调控装备30 s左右可以进入营养液调控的稳定阶段(EC值误差在±0.1 m S/cm),系统达到规定的EC值的响应时间不超过60 s,使用该装备能够快速、精确的实现营养液的调控。     

蒸汽爆破过程麦秆木质纤维素的转化

采用低压蒸汽爆破技术处理小麦秸秆木质素。通过单因素试验,考察蒸汽爆破过程汽爆压力、液固比、物料粒度、维压时间对木质纤维素降解的影响,木质素的降解率达到22.67%。设计L9(34)正交试验,上述因素影响主次顺序为汽爆压力＞液固比＞维压时间＞物料粒度,优化条件为汽爆压力0.6 MPa,液固比为20︰1,维压时间为30 min,物料粒度为20～60目,且对优化结果进一步验证。红外光谱分析表明,经汽爆后麦秆木质素结构受到了一定程度的破坏;扫描电镜观察,麦秆的纤维束受到了破坏,发生了断裂,且出现了多孔的结构。     

高温蒸汽松木颗粒富氢气化试验

采用自制下吸式气化炉试验系统平台,以松木颗粒为原料,进行不同蒸汽流量及气化温度条件下的高温蒸汽气化试验。试验表明:随着气化温度升高,气化反应程度加剧,碳氢化合物与高温蒸汽的重整反应亦更剧烈。气化气中H2体积分数从气化温度为700℃时的23.38%升高到950℃时的44.79%,提高了近一倍,但由于CO和蒸汽的变换反应在900℃后受到抑制,H2体积分数略微下降,CO随温度升高先减少后增加,CO2呈缓慢减少趋势;蒸汽流量是高温蒸汽气化技术重要影响指标,在气化温度为850~950℃范围内,蒸汽流量由0.3增加到0.9 kg/h时,气化气中H2体积分数由37.06%增长到47.67%,CO变化较为稳定,CO2的含量先降低后上升,CnHm的体积分数呈下降趋势,气化气产率和氢气产率均随蒸汽流量的增加先增大后减小;特别是当蒸汽流量为0.6 kg/h,气化温度为900℃时,气化气产率和氢气产率分别为2.69 m3/kg和101.8 g/kg,达到试验工况条件下的最大值,此时反应加入的蒸汽量与生物质量的比值约为0.95,为试验较佳工况。     

基于XML／JSP技术的刊库网一体化的设计与实现

本文通过对现实生活中的几个问题的描述，并以中国农业科学院的农业网址在WEB系统及印刷系统发布的程序实现，提出这一领域的技术问题的解决方案，以期待能抛砖引玉，通过它阐述XML/JSP技术的特点及其在其他领域中的应用前景。     

智能杂草识别系统的设计与试验

摘要：为了减少农药的使用量,设计了一种新型杂草智能识别系统,并在不同的环境下进行了大量试验。该系统主要由智能识别控制器、喷头总成于安装支架组成,通过摄像头实时采集田间图像,采用基于颜色与位置特征的识别算法分析杂草分布情况,控制喷头快速开闭,实现精准对靶喷药。试验证明,该系统对不同环境均具有较好地适应性,能够快速、准确、可靠的定位杂草。在普通环境下系统识别准确率为97.0%;在强光照环境下系统识别准确率为92.5%;在阴影环境下系统识别准确率为89.2%,单帧图像平均耗时160 ms。该研究可为田间精确喷施除草装置的研发提供参考。     

一体化压力补偿式热塑性弹性材质滴头设计与试验

为克服硅胶片类压力补偿式滴头“回收难”的问题,设计开发了一种含热塑性弹性体的全塑料材质的一体化压力补偿式滴头。基于压力补偿式滴头流量补偿原理及计算流体力学数值计算方法,对一体化滴头关键结构参数齿尖角、流道宽度、流道深度、流道单元个数开展正交设计试验,通过Ansys15.0软件对滴头迷宫流道结构进行确定,以参数组合齿尖角34°,流道宽度0.4 mm,流道深度0.4 mm,流道单元数12个,进行滴头试制并对其补偿性能及抗堵塞性能进行测试。结果表明：该一体化压力补偿滴头流态指数为0.07,起调压力为35 kPa,补偿区间为35～300 kPa,属于恒流灌水器－压力补偿滴头范畴;与国内滴头相比,设计滴头的水力性能更优;在低压堵塞试验中,一体化压力补偿式滴头具有更好的抗堵塞性能,当泥沙浓度为1.0 g/L,灌水15次后,一体化压力补偿滴头与另外两种普通迷宫流道滴头的相对流量分别下降至93.1%、54.2%、81.8%,一体化压力补偿滴头的抗堵塞性能明显优于普通迷宫流道滴头。该滴头研发周期短、成本低、便于回收利用,是传统滴头的良好替代品。该研究可为一体化压力补偿式滴头结构设计、相关产品研发提供参考。     

果蔬真空-蒸汽脉动漂烫机的设计与试验

针对现有漂烫机漂烫时蒸汽和物料之间存在空气间层热阻,蒸汽不能迅速向物料传递热量而导致的漂烫不均匀、装载量小等问题,设计了一种真空-蒸汽脉动漂烫机。该漂烫机由抽真空系统、蒸汽系统、漂烫罐体以及自动控制系统构成,抽真空系统可以及时去除漂烫罐体内冷空气和漂烫之后的蒸汽。采用计算流体力学软件Fluent对漂烫罐体内气流流场进行模拟,结果显示增加扰流板和扰流孔后内部流场均匀,计算值和模拟值最大相对误差为5.2%。以漂烫百合为例进行了漂烫机的性能验证试验,结果表明:真空-蒸汽脉动漂烫均匀性良好,百合片在60℃热风干燥时间一致为11h,干后色泽无显著性差异。干燥时间随漂烫时间和循环次数的增加而先减小后增大,随真空度的增加而增大。当真空度为10kPa,真空时间为5s,漂烫时间为30s时,循环3次百合漂烫后的干燥时间最短,色泽变化较小。该研究解决了现有蒸汽漂烫机存在的漂烫不均匀、装载量小等问题,为其后续推广应用提供了参考。     

低扬程轴流泵模型设计与试验研究

采用变环量分布法设计轴流泵模型,应用k-ε紊流模式模拟泵站的进、出水双向流道。试验研究表明:该模型过流量大,高效范围宽,装置效率高,可以在低扬程泵站推广应用。     

圆盘挖掘式甜菜联合收获机设计与试验

为了缓解中国甜菜收获装备短缺的现状,设计了一种适合国内甜菜种植模式和农艺要求的圆盘挖掘式甜菜联合收获机,并阐述了该机的总体配置及主要部件的结构。该机主要由传动系统、对行装置、挖掘装置、输送分离装置、升运装置等组成。其中,液压控制系统提高了机械的操控性及自动化程度;对行装置减少了甜菜的漏挖,实现了自动对行收获;圆盘式挖掘部件参数的优化设计有效减少了工作阻力,输送分离装置和升运装置中的杆式输送链减少了甜菜的输送损失和含杂。田间试验表明,收获机甜菜收获损失率不大于3.42%,粘土率不大于1.18%,损伤率不大于1.82%,折断率不大于1.6%,含杂率不大于4.86%,符合甜菜收获要求。该研究可为甜菜收获机械设计提供参考。     

鲜食玉米剥皮机的设计与试验

为了解决中国在鲜食玉米加工中的剥皮难题,在借鉴国外先进鲜食玉米剥皮技术的基础上研制出一种鲜食玉米剥皮机。该机采用一对转辊相向转动,转辊与玉米穗苞叶接触产生摩擦将玉米苞叶先搓起一角,之后一对转辊夹住苞叶旋转将其剥掉。该设备可适应玉米籽粒含水率介于58%～73%间的原料,对脆嫩易剥的鲜食玉米籽粒品种的破损率≤5%、剥净率≥90%、剥皮质量好。解决了中国鲜食玉米剥皮技术存在的剥净率偏低、破损率等主要性能指标不能满足使用要求的难题。经过对该设备试制、试验结果表明,完全适合高水分鲜食玉米穗剥皮。     

小型蔬菜移栽机的改进设计与试验

为满足蔬菜移栽机械化需要,在土槽蔬菜移栽试验基础上,对水稻插秧机改进设计,应用优化设计方法和虚拟技术相结合,完成了取投苗机构、划刀式开沟器和V型覆土镇压器有机组合,可以一次完成开沟,送苗入沟,扶正,覆土,压实等工序。通过三因素三水平的正交试验,获得较优参数组合,即机车前进速度为0.25～0.30 m/s,投苗筒垂直倾角为12°,镇压器的相对位置为10 mm时,移栽效果优异。经田间试验测试,该机具结构简单,通用性好,作业适应性强,各项作业性能指标完全符合农艺要求,为小型全自动移栽机的设计提供参考。     

智能低温远红外真空干燥机的设计与试验

针对现有干燥设备存在的干燥效率低、品质差、操作繁琐、智能化程度低,难以满足高水分物料快速干燥等问题,集成水汽捕集装置和智能化控制技术,改进设计出智能低温远红外真空干燥机。该干燥机由加热系统、真空系统、制冷系统、智能电控系统和辅助系统等组成,干燥过程中通过水汽捕集装置来快速凝结干燥过程中的大量水蒸气,通过智能化电控系统对物料质量、物料温度、加热板温度、仓内真空度、仓内湿度和单位能耗等工艺参数在一定范围内进行实时监控,实现了干燥全程自动化。该文详细阐述了智能低温远红外真空干燥机工作原理和总体结构的设计要点,确定了主要工作部件设计结构和相关参数。以高水分物料白萝卜为试验材料进行性能验证试验,结果表明:整机结构合理,性能稳定,安全可靠,与传统远红外真空干燥机相比,干燥时间缩短了22.14%,处理量增加了31.58%,干燥能力提高了31.52%,平均脱水速率达到21.7%/h,提高了28.4个百分点,单位能耗降低了13.33%,干燥均匀系数达0.97。干制品细胞破损率、变形率、收缩率等明显(P0.05)下降,色、香、味、形、口感等得到提升,感官品质得到保证。该研究解决了现有干燥设备存在的干燥效率低、品质差、智能化程度低以及难以满足高水分物料快速干燥等问题,为智能化远红外真空干燥技术应用于高水分物料快速干燥提供了技术依据。     

甘蔗收获机排杂风机设计与试验

为解决甘蔗联合收获机的排杂问题,设计了一种在甘蔗收获机排杂装置中使用的新型风机,并在试验台上进行了试验研究。以排杂风机出风口风速为试验指标,对风机转速、进风口方式和进风口面积进行了单因素试验。试验结果表明,风机最佳性能参数为：风机转速为1?800?r/min、进风口方式为轴向进风、进风口面积为16?475和19?119mm2、距离出风口为50?mm时,出风口风速最大。其5个测量点的风速平均值依次为：13.867、14、11.633、11.333、12.383?m/s。后期排杂试验表明,在此最佳参数下,风机排杂效果最佳。     

荔枝柔性去核刀具的设计与试验

为解决现有荔枝去核刀具存在去核成功率低,果核破损严重等问题,根据荔枝的物理特性和对去核过程的受力分析,研制了一种荔枝柔性去核刀。选取去核成功率、果肉果汁损失率、果核破损率为评价指标,在荔枝去核机上对影响刀具去核效果的关键结构参数和运动参数进行正交试验,结果表明,3因素中刀管内径对去核效果影响最大、进刀深度次之、刀轴转速影响最小;当刀管内径为10 mm,进刀深度为2 mm,刀轴转速为9 r/min时,去核刀对桂味品种荔枝（果核等效直径在6.4～14.2 mm）去核效果最好。该刀具具有适应性强、去核效果好、制造方便等优点,研究结果为荔枝灯笼状果肉剥出装置的设计提供了指导。     

单行甘薯秧蔓回收机设计与试验

针对目前国内甘薯秧蔓粉碎还田不能回收饲用或人工收割秧蔓劳动强度大的难题,该文设计了一种单行甘薯秧蔓回收作业机,可一次完成秧蔓喂入、切割粉碎、输送及集箱回收作业。应用Box-Behnken试验设计方法,以刀辊转速、机具前进速度、刀片离地间隙为试验因素,以秧蔓回收率、留茬长度、伤薯率为试验指标,对甘薯秧蔓回收机的工作参数进行试验研究,建立了试验指标与试验因素之间的回归模型,分析了各因素对试验指标的影响,并对试验因素进行了综合优化。最优工作参数组合为：刀辊转速2 000 r/min、机具前进速度2.5 km/h、离地间隙15 mm,秧蔓回收率为93.16%、留茬长度为33.8 mm、伤薯率为0.26%。研究结果可为甘薯秧蔓机械化回收饲用提供参考,对甘薯产业的轻简化生产、节本增效具有重要意义。