温室内喷雾降温系统的CFD模拟

为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用CFD方法对Venlo型玻璃温室在夏天自然通风状况下的喷雾降温过程进行了数值模拟。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建求解室内环境系统的3-D数学模型,并对边界条件的设置进行探讨。对Venlo型温室在喷雾降温措施下室内空气温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值与实测值的平均相对误差分别为4.9%和5.7%,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的CFD模型有效,边界设置合理。喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓。喷雾后,温室内温度迅速降低,喷头下方温度下降最为明显。随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系。     

基于PLC变频控制的温室雾化降温系统与试验研究

[目的]考查在温室中采用不同水压下喷雾降温的效果.[方法]以可编程逻辑控制器、变频器、水泵、触控系统和多路传感器为硬件平台,设计了温室变频雾化装置.试验探索5个不同喷雾频率下,系统的实际降温效果,并在此基础上提出了适合试验温室的喷雾压力.[结果]喷雾压力低于110 kPa(对应喷雾频率为31 Hz)时,降温幅度随着压力的增加而升高,但当喷雾压力大于110 kPa时,随着压力的增加降温效果趋于平滑,而温室内湿度随着压力的增加不断增加,喷头的流量随着压力的升高而近似线性增加.[结论]综合考虑温度和湿度2个因素,该试验温室的最适应喷雾为压力为100～120 kPa.     

温室除湿降温系统的设计

针对除湿降温的目的,对温室液体除湿降温系统进行了较系统的设计,为农业生产提供一些参考依据.     

玻璃连栋温室正压通风降温系统的设计与试验

针对我国大型玻璃连栋温室夏季降温难度大、温度分布不均匀的问题,引入荷兰半封闭温室环境控制理念,采用正压通风降温技术,以湿帘蒸发降温提供冷源,对管道风机、送风管等关键机构进行分析计算和设计,建立连栋温室正压通风降温系统,并进行适应性生产试验。试验依托河北南和设施农业产业集群项目,以采用湿帘-风机负压降温系统的温室为对照,对采用正压通风降温系统的温室,进行降温效果对比试验。试验结果表明:1)送风管各侧孔出风风速基本一致,送风均匀性高;2)采用正压通风降温系统的温室室内温度平均高于对照温室3.7℃,极端高温时可高出6.8℃。在河北南和地区,传统湿帘-风机负压通风降温系统的降温效果优于创新设计的正压通风降温系统,正压通风降温系统的实现方式还需改进,在我国的适用性有待进一步研究。     

不同降温措施对连栋玻璃温室内温度的影响

针对不同降温措施对连栋玻璃温室内温度影响进行了试验。结果表明:在炎热的夏季温室密闭的前提下,采用湿帘风机、外遮阳 顶开窗、外遮阳 顶喷淋、外遮阳 湿帘风机降温时,分别比室外温度低2.5℃、0.7℃、2℃、6℃;与未采取任何降温措施前的温室内温度相比,湿帘风机降幅为16℃,外遮阳 顶喷淋为15.8℃,外遮阳 湿帘风机为15℃,顶开窗为15℃,外遮阳 顶开窗为12.5℃,顶喷淋为2℃。     

Venlo型玻璃温室夏季遮阳降温效果

针对夏季气候条件下的Venlo型玻璃温室在河南省郑州地区进行试验研究,通过3次降温试验的温度测量和采集计算降温速率和温度分布的离散程度,对比分析温室在单独开启内、外遮阳系统或内外遮阳系统同时开启的情况下室内温度变化和分布情况。结果表明,内外遮阳装置同时开启后室内降温效果较为明显,内遮阳装置单独开启时室内温度分布较为均匀,指出了3种遮阳方式的优劣点所在,总结出遮阳网开启方式与温室内降温效果的内在联系和量化结果。研究结果可为河南地区夏季设施栽培提供理论依据。     

贮能式高压喷雾降温系统的研制

目前塑料大棚已越来越多的应用于种养行业,但大棚内部夏季温度过高的问题一直未能有效解决。喷雾降温法通过向空气中喷射细小水滴,水分子汽化吸热从而降低环境温度,是可用于不易密闭的柔性大棚的唯一降温方法。该项目组研制出了贮能式的高压喷雾降温系统,采用普通的洗车水泵作为高压水源,利用贮能管将部分动能贮存起来,在水泵停歇时通过释放压缩空气的能量维持喷雾,减少了使用成本及系统磨损,每天仅消耗1度电,已广泛用于养殖大棚的夏季降温。经过近期的不断完善,已将其用途扩展至消毒、除尘、加湿、动物免疫和夏日广场、会场、街市的降温加湿,展现出了广阔的应用前景。     

夏季蔬菜温室降温设施及其环境调控技术

总结了蔬菜温室通风降温的设施构造及作用,提出夏季温室降温的基本设施要求及在气温正常、阳光不足时,气温上升、光照充足时,异常高温、光照充足时,温度较高,光照不足时的设施环境调控技术要点,以期为蔬菜温室的建设和使用提供参考.     

温室除湿降温系统中除湿室结构的设计

通过设计实例,提出了在高温高湿条件下,对温室除湿降温系统中除湿室结构进行设计与改进的方法。试验结果表明,在设计的温室除湿降温系统中空气经除湿处理后,其湿度可从75％降低到50％左右。     

日光温室正压式湿帘风机系统设计及其降温效果

针对传统湿帘风机系统存在温湿度不均匀,无法调控冷空气温度;对温室密闭性要求较高,不适用于节能型日光温室等问题,借鉴国外半封闭温室降温方式,对日光温室正压式湿帘风机降温系统结构参数优化与应用效果进行研究。结果表明:最优的湿帘风机系统结构参数为,湿帘厚度150 mm,单位面积水流速4 L/(min·m~2),直径50 cm、均匀打孔、孔距20 cm、孔径1 cm、反光膜材料的通风筒;与对照温室相对,此系统最高可降温10℃,室内温度基本全天均低于室外,在距地面1.5 m水平面上各处的温差在2℃以内,湿度差在7%以内,垂直方向上距地面3 m以下的温差在3℃以内。此降温系统能够有效的降低夏季日光温室的温度,且温室各处的温湿度比较均匀,可以为我国节能型日光温室提供有效的夏季降温措施。     

半干旱农田生态系统覆膜进程和施肥对春小麦耗水量及水分利用效率的影响

在年降水量 4 15 m m的黄土高原中部黄绵土上 ,以春小麦 (Triticum aestivum)为供试作物进行大田试验 ,研究了地膜覆盖 (设不覆膜、播种后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 )和施氮 (设不施氮和施氮 75 kg/hm2 )对春小麦耗水量和水分利用效率的影响。结果表明 ,地膜覆盖对春小麦耗水量和水分利用效率的影响与底墒和覆膜进程有关。增加底墒和施肥 ,春小麦全生育期耗水量显著增加。高底墒处理的平均耗水量 (32 7.7m m)比低底墒(2 85 .4 mm)高 4 2 .3m m,差异达显著水平 (P<0 .0 5 ) ;施氮后 ,耗水量也显著增加 ,不施氮时 ,平均耗水量为2 99.0 m m,施氮后平均为 314 .1mm,施氮比不施氮增加 15 .1m m。在降水相对丰富年份 ,对低底墒处理 ,不同覆膜进程对春小麦全生育期耗水量没有显著影响 ,而对高底墒处理 ,覆膜 30 d和 6 0 d作物全生育期耗水量显著高于对照和全程覆膜 ,但覆膜 30 d和 6 0 d间、全程覆膜和不覆膜间的差异均不显著。因此在降水丰富年份 ,全程覆膜并没有使作物全生育期耗水量减少 ,同时也并没有使作物收获后的残留底墒增加。从总体上看 ,覆膜处理比底墒和施肥对作物耗水量的影响小。无论是用地上干物质计算 ,还是用籽粒计算 ,施氮后水分利用效率明显增加。地膜覆盖对水分利用效率的影响与底墒     

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题,以设施园区地表水为冷源,以热泵作为能量提升、转换手段,对日光温室进行夜间降温,分析该方法的降温、除湿效果,对CO_2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等,探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明,在夏季高温夜间(20:00-06:00),水源热泵系统可有效降低试验温室内气温,平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9℃;同时,试验温室内气温低于室外气温,平均温差为1.6-1.7℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%,比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO_2浓度可达1 430-1 660μL/L,约为对照温室的1.3-1.9倍,可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定,日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m~2,日均性能系数(coefficient of performance,COP)值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响,均呈显著正相关关系(P0.01)。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m~2·d),可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明,水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿,有助于CO_2浓度累积,并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。     

实用型装配式钢管塑料大棚的研究

塑料大棚是一种比玻璃温室成本低、结构简单、加工方便的保护地栽培生产设施.根据南方地区现有塑料大棚的基本结构,以及在使用和生产中发现的问题,经过多次多方面的改进设计和试验试制,研究成实用型装配式钢管塑料大棚,此棚在实际生产中得到验证.     

新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响

为研究新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响,以千禧樱桃番茄为研究材料,对新旧膜棚内冬春季大棚密闭保温时段和春夏季全天通风时段的温度、湿度、太阳辐射差异性进行分析,对比观察樱桃番茄生育期并记录测定两种棚膜栽培条件下果实产量和品质。结果表明：全生育期新旧膜棚内均可比外界提高日均温近3 ℃,且两者差异不明显;冬春季晴好天气下,大棚密闭的白天时段,新膜比旧膜增温效果好;其余时段无论晴雨或大棚开闭与否,两者增温、保温效果均无显著性差异;无论季节或通风与否,旧膜的棚内湿度均显著低于新膜,平均偏低3.6%,旧膜在降湿防病方面有一定作用;新旧膜棚内光照差异明显,新膜棚内太阳辐射平均值比旧膜棚高20.6%;在新膜条件下,可以不同程度地将樱桃番茄花期和果实成熟期提前3～5 d;果实大小和病果数受新旧膜影响差异显著;单果质量、果实含糖量以及果实产量等其他指标影响不显著。     

不同条件下覆膜对春小麦产量和水分利用的影响

通过大田实验研究了不同条件下覆膜对春小麦产量与水分利用效率的影响。覆膜处理均在播种后62d揭膜。由于底墒较差,覆膜后土壤干旱加剧,导致全生育期耗水量分配不合理,使前期增长的根系在中后期成为生长的冗余,进而影响水分利用效率和产量。     

低丘红壤作物易旱与土壤持水供水特性的关系

以低丘红壤黄筋泥为材料,在测定其基本理化性质和水分物理特性的基础上,对不同土壤的持水特性、释水特征及水分传导性能作了研究,结果表明:水田和旱地红壤的持水量及非饱和导水率随土壤吸力的增加而快速下降,持水能力差,而下层土壤的持水能力和供水能力要比表土弱,这些性质均影响作物对土壤水分的吸收利用,是造成红壤作物易旱的重要原因.     

水分胁迫对番茄生长及光合系统结构性能的影响

以普通番茄和樱桃番茄为试材,分别在正常供水和水分胁迫条件下,研究不同生态型番茄生长指标及光合系统结构的变化。水分胁迫显著抑制了番茄的生长,叶片水势及叶片相对含水量显著下降,普通番茄和樱桃番茄单株总干重分别下降了59.36%和51.17%,二者的根冠比分别上升了37.93%和29.17%。水分胁迫后,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、PSⅡ光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)及光合电子传递速率(ETR)均下降,非光化学猝灭系数(NPQ)和水分利用效率(WUE)提高。水分胁迫后叶片气孔密度、气孔大小均有所下降,大部分气孔关闭且深陷。叶绿体变大变圆,基粒片层排列紊乱,淀粉粒减少或消失。     

残膜对棉田耗水特性及干物质积累与分配的影响

采用大田微区控制性模拟试验,测定并比较了新疆覆膜滴灌棉田3种不同残膜含量(0、225、450 kg·hm~(-2))对棉花的耗水量、耗水模数、棵间蒸发量、水分利用效率、干物质积累分配及其与耗水相关性的影响。结果表明,试验条件下,与无残留处理相比,随着残膜量的增加,生育期总耗水量有降低趋势,C_(225)和C_(450)处理分别降低了25.60、33.74 mm,但差异未达显著性水平,其中苗期、蕾期耗水模数降低较为显著,说明残膜降低了作物的耗水量,明显抑制了生育前期的耗水需求。与此同时,残膜污染的加剧,增大了生育期平均棵间蒸发强度,两个生长季C_(225)和C_(450)处理的棵间蒸发强度显著比C_0处理高0.07、0.16 mm·d~(-1),降低了有效耗水所占比例;此外,残膜不利于干物质的快速积累和在生殖器官中的高效分配,C_(450)处理籽棉产量和水分利用效率较无残膜处理分别降低了8.7%和5.6%。