圆形吸收体贝壳形复合抛物聚光器模型构建及其性能

为解决沿东西方向放置的标准复合抛物聚光器（Standard-Compound Parabolic Concentrator,S-CPC）在有效工作时长内南边面形利用率低、遮挡光线、不能有效聚光的问题,该研究基于非成像光学边缘光线原理,构建了圆形吸收体贝壳形复合抛物聚光器（Shell Shaped -Compound Parabolic Concentrator,SS-CPC）的面形结构数学模型,采用可视化激光试验装置对SS-CPC模型聚光过程进行了验证。分析了旋转角对SS-CPC光学性能的影响,研究发现,旋转角β越大,SS-CPC的光学效率越低,但光口宽度、能流分布的均匀度越大。与相同接收半角的S-CPC对比试验结果表明：β值为0°、7°、34°、44°的SS-CPC平均光学效率为0.639 8、0.635 2、0.620 1、0.609 3,均高于S-CPC,且在工作时长、能流分布及均匀性方面,SS-CPC都优于S-CPC。SS-CPC有效消除了S-CPC聚光器南边面形拦截光线导致不能聚光的现象,提高了太阳辐射能的利用率。     

线聚光菲涅耳集热器的端部损失与补偿

线聚光菲涅耳集热器的端部损失对其光学性能的影响非常重要。基于南北向菲涅耳反射镜场,该文从分析入射太阳光线与反射镜单元跟踪轴线之间的夹角出发,导出了反射光线到达接收器时在南北向偏离的距离（即端部损失）的计算公式。以北纬25°01′为例计算分析了在月平均日、春分秋分日和夏至冬至日的端部损失随反射镜单元焦距、反射镜距接收器的水平距离的变化情况,并通过光线跟踪模拟实验对春分秋分日的计算结果进行验证,两者十分吻合。同时,对端部损失的补偿方法进行了探讨。该研究方法和结果对如何减少线聚光菲涅耳集热器的端部损失具有实际指导作用。     

固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验

为了提高固定条形镜面太阳能聚光集热器的集热性能,该文介绍了固定条形镜面聚光集热的工作原理,利用矢量分析方法得到了固定条形镜面任一镜元入射角及有效采光面积的计算公式。与此同时,建立了固定条形镜面反射聚光器的腔体式玻璃-金属真空管吸收器三维模型,利用蒙特卡洛光线追迹模拟不同偏转角情况下的聚光吸收器面上能流分布特征、光学效率、光学损失及能流分布。结果表明,镜面反射率和吸收器吸收率分别为0.92、0.9时,聚光系统在太阳光线偏转0~40°角范围内光线吸收率为74.08%~98%、光学效率为56.97%~73.65%。此外试验研究了梯形槽吸收器和腔体式玻璃-金属真空管吸收器在不同偏转角及不同集热温度的热性能。在环境温度和辐射相对较低情况下,腔体式玻璃-金属真空管吸收器的热效率比梯形槽吸收器热效率高2%~3%;流体出口温度由76.7℃升至99.6℃时,腔体式玻璃-金属真空管吸收器效率由46.93%降至39.98%。     

露天鸡粪好氧堆肥氮素的径流及淋洗损失

在露天自然条件下对鸡粪进行好氧堆肥,系统研究了堆肥过程中氮素的径流和淋洗损失。结果表明,堆肥期间通过径流损失的氮素只占初始堆肥氮素的3‰~6‰,其中无机氮与有机氮约各占50%,径流中总氮浓度在不同时间和降雨量条件下差异较大,浓度平均在20 mg/L左右;氮素表现出很强的空间移动性,堆肥期间氮素至少能够迁移至150 cm土层,对当地地下水安全构成了严重威胁;堆肥过程中可能有35%~65%的氮素会通过氨挥发损失;用秸秆覆盖堆体能显著降低堆肥氮素的径流损失,而添加沸石减少堆肥氮素损失的效果不显著。     

全平面镜线反射太阳聚光器的光学设计

为了降低太阳能聚光器的成本,在线聚光菲涅耳集热器中常使用平面镜作为反射镜的组成元素.根据菲涅耳线聚光理论,提出了使用全平面的窄条镜按一定角度布置于跟踪托架上构成不同焦距的初级反射镜单元,由多块跟踪镜单元组成初级反射镜场的设计方法,采用新的次级反射器设计思路,设计了双圆弧形二次反射聚光器.采用平板玻璃镀银镜为初级反射镜材料,设计制作了试验装置,从光线跟踪模拟和实际试验都具有很好的聚光效果.该反射镜单元的设计具有低成本、聚光效果好、可扩展集热器场宽度、跟踪稳定和抗风载等优点,小规模集热器可用于蒸汽生产,提供农产品干燥等所需的过程热,大规模的集热器可以用于热发电所需的预热蒸汽或直接用于热发电.     

水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果。结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5~9d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4~10d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0~5d的N2O排放速率,增加了第9d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%。     

考虑抗性消声器结构参数的传递损失预估模型

利用二维解析方法研究两腔抗性消声器的声学性能。通过正交试验设计分析消声器进出口管半径、扩张腔半径、隔板通孔半径以及隔板位置结构参数影响消声器传递损失的主次关系,进而基于均匀设计的试验数据经回归分析获得了两腔抗性消声器传递损失预估模型。结果表明,在1000～3000 Hz中频段内,对传递损失影响最大是扩张腔的半径,其次是隔板通孔的半径、隔板位置,最后是进、出口管的半径;该文建立的传递损失预估模型可根据消声器结构参数准确预估抗性消声器的传递损失,能直接反映消声器传递损失与结构参数的关系。该研究为快速优化设计消声器提供了参考。     

添加硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响

为研究不同浓度硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响,以羊粪和小麦秸秆为堆肥材料,分别配置浓度为1、2、3 mol/L的硫酸作为添加剂,采用条垛式堆肥进行50 d的试验,监测堆肥过程中的温度、pH值、EC值、种子发芽指数、C/N及氮损失率。结果表明：添加硫酸处理的堆体温度升到50℃以上需要的时间比未添加硫酸的CK处理缩短4～6 d,堆体的高温保持时间随加入硫酸浓度的升高而延长,EC值、种子发芽指数随硫酸浓度的升高而增大,硫酸浓度为2和3 mol/L处理的种子发芽指数分别为83.0%和84.2%,堆肥产品的全氮含量分别比CK处理提高16.32%和13.16%。硫酸浓度为2 mol/L时,总氮损失率最低为24.03%,保氮效果最好。羊粪条垛堆肥过程中,分别在第0、10、20 d添加浓度为2 mol/L的硫酸2 L/m3,不仅可以加快堆肥腐熟进程,而且可以提高堆肥产品的全氮含量,保氮效果显著。本研究为硫酸添加剂应用于畜禽粪污堆肥生产优质有机肥提供理论依据。     

施肥深度对潮砂土氮磷损失及土壤氮磷含量的影响

以机插精量一次性侧深施肥为背景,探究施肥深度对氮、磷损失及土壤氮磷养分的影响,为农业机械化提供科学依据。本研究采用土柱模拟试验,于2019年在湖南农业大学试验基地大棚内进行,供试土壤为潮砂田水稻土,肥料为三元复混肥。试验共设置6个处理:CK(不施肥)和0(表施)、5、7.5、10、12.5 cm五个不同深度施肥处理,监测氨挥发、田面水和渗漏水氮磷含量的动态变化以及土壤氮磷含量。结果表明:与表施处理相比,5、7.5、10、12.5 cm深施处理的氨挥发累积量分别下降68.07%、82.40%、99.98%、99.98%。10、12.5 cm深施处理的田面水总氮平均浓度,比表施处理分别下降84.82%、89.07%;各深度施肥处理的田面水总磷平均浓度较表施处理均大幅下降,降幅达92.43%～99.56%。不同深度施肥处理的渗漏水中氮、磷平均浓度与表施处理之间差异不显著。在0～20 cm土层中,5、7.5、10、12.5 cm深施处理的土壤全氮、全磷含量分别比表施处理提高了4.63%、12.25%、11.85%、5.69%和6.40%、5.90%、6.09%、5.43%;20～30 cm和3...     

U型隧道式水产品烘房设计及关键技术

针对热风干燥水产品过程中常出现的表面干燥脱水过快、内部水分扩散通道易堵塞,造成产品水分不均匀度值较大,影响产品烘后品质问题,设计了专用U型隧道式水产品烘房,并对横流干燥、气流正反向切换、干燥介质温度及湿度在线控制、以及热能循环利用等关键技术进行了分析与研究。与单通道、双通道烘房相比较,U型隧道内热风温度的均匀度改善,热能利用率提高,烘干时间缩短,烘房单位容积的产量增加。草鱼干燥现场生产的实测结果表明：产品脱水一致,可节省热能约30%,并缩短了生产时间约30%。     

太阳能干燥装置槽式复合抛物面聚光器热性能分析

直接式太阳能干燥系统在运行过程中,存在物料表面受热易硬化而阻碍其内部水分蒸发的问题,鉴于此,该文设计一种新型槽式复合抛物面聚光集热太阳能干燥系统,其由槽式复合抛物面聚光集热器、物料托盘、风机、空气管、控制系统等组成。利用光学仿真软件对系统中槽式复合抛物面聚光器进行光线追迹,计算分析不同入射偏角对聚光器光学效率、聚光效率等的影响机理。在此基础上,搭建太阳能槽式复合抛物面聚光集热干燥性能测试系统,在实际天气条件下,对聚光集热单元性能展开测试研究。结果表明,当入射光径向偏角为10?时,聚光器理论光学效率可达到70.38%,晴天太阳光正入射运行、空气流速为6.5 m/s时,接收体出口空气温度最高为37.2℃,比径向入射偏角为10?时提高了7.8%;加装玻璃盖板可有效提高聚光器光热转换效率,晴天时其最大转换效率为55%左右,比无玻璃盖板时最大效率提高了约120%。研究结果可为主动式太阳能聚光集热干燥系统的进一步应用提供了参考。     

槽式太阳能真空管接收器环形区域结构及气体优化

合适的间隙尺寸和真空度对减少接收器环形区域热损失、提高集热器系统效率非常重要。为了能有效利用理论方法对槽式太阳能真空管接收器环形区域进行优化研究,该文利用ANSYS软件建立了真空管接收器的三维流动、传热模型。该模型以Sol Trace光学软件模拟得到的金属管周向热流密度为热边界条件,模拟计算了真空管接收器内三维流动及传热过程。为验证模拟结果准确性,与文献试验结果进行对比,吻合较好,平均相对误差为4.91%。在确定数值模拟可靠性前提下,对接收器环形区域传热性能进行了计算和分析。模拟结果显示,随着间隙尺寸增大,环形区域平均温度和热损失逐渐减小;间隙尺寸小于20 mm时变化趋势较快,大于20 mm时变化趋于平缓。随着环形区域压力增大,金属管外壁面平均温度逐渐降低,玻璃套管内、外壁面平均温度逐渐升高;压力为0.0001~0.01 Pa时壁面温度基本不变,压力大于0.01 Pa时壁面温度变化明显。环形区域的传热特性与渗入的气体种类也有关系,渗入气体导热系数越大,玻璃套管内壁面的平均温度越高。该研究对了解环形区域传热特性、优化环形区域结构、指导接收器设计具有一定的实用价值。     

浙江省低丘缓坡区水土流失及其对策

浙江省低丘缓坡区有土地资源3万8235km^2,对浙江省经济建设与社会发展具有重要意义。阐述浙江省低丘缓坡区土地资源开发利用的主要领域及发展趋势,分析低丘缓坡土地资源开发利用中水土保持存在的主要问题,提出水土流失综合治理的对策。     

矿山开采水土流失现状与治理措施

为减少矿产资源开采过程中造成的水土流失,掌握矿区水土流失规律,探索矿区恢复治理模式,在分析矿山开采水土流失概况及其原因的基础上,总结相应的工程措施、植物措施、土地整治和复耕措施等治理措施,同时提出治理过程中严格执行"三同时"的原则.     

Nutrient losses by surface run-off from soils with winter cover crops and spring-ploughed soils in the south of Sweden

Winter cover crops are used as a method of reducing nitrogen (N) losses from arable land in several countries, but their effect on phosphorus (P) losses is poorly documented. Run-off and losses of nutrients and soil were measured from a clay loam with autumn-ploughed and spring-ploughed plots and from plots with winter wheat during three winter seasons (1993–1996) in Holland County in south western Sweden. The run-off water was collected in troughs dug into the soil at the end of collecting slopes placed in the experimental plots. As a result of the weather, there was only one winter in which surface run-off occurred to any great extent. On average, 75% of P was in particulate form (P_part). Neither winter wheat (Triticum aestivum L.) nor catch crops of English ryegrass (Lolium perenne L.) reduced losses of P_part when compared with losses from autumn-ploughed soil; and losses from spring-ploughed soil containing stubble and weeds were no lower than those from autumn-ploughed soil. Losses of P_part from all treatments were moderate considering its low bio-availability. Concentrations of phosphate phosphorus (PO₄-P) were low, with a mean 0.04 mg 1⁻¹. Despite a significant increase in losses of PO₄-P from spring-ploughed soil covered with stubble and catch crops or weeds compared with that in autumn-ploughed soil, the extra input from this P source was at most 2 g ha⁻¹ yr⁻¹. This mass loss was equal to 0.5 g kg⁻¹ of the total mass of P in the vegetation. Thus, only very small extra P surface losses were found with winter cover crops compared with those with bare soils. N losses in run-off were low in all treatments.     

坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展

坡耕地N、P流失是造成农业面源污染的重要原因.文章综述了国内外有关坡耕地N、P流失的过程特征,降雨、土壤、地形、耕作与管理因素对N、P流失的影响等方面工作的研究进展,探讨了不同控制措施,如覆盖、植物篱、保护性耕作、坡改梯等,控制N、P流失的控制机制、效果和可操作性;并进一步对坡耕地N、P流失的研究与控制方面等今后应加强研究的趋势进行了展望.     

低量施氮对小青菜生长和氮素损失的影响

采用田间试验和微区试验相结合,研究了低量施氮对小青菜(Brassica.chinensis)产量、氮肥利用率和氮素损失的影响,其中氮素总损失用15N示踪法测定,氨挥发用通气密闭室法测定,反硝化损失用乙炔抑制-原状土柱培养法测定,不加乙炔测定N2O排放。结果表明,施用氮肥显著增加了小青菜的产量和吸氮量,在75和150kg/hm2氮肥水平下,氮肥利用率分别为46.8%和39.4%。由于试验地土壤pH低(5.38),各处理的氨挥发均很低且差异不大,施用氮肥没有增加氨挥发。试验地土壤反硝化损失和N2O排放量较高,分别为N4.34kg/hm2/sup和N2.65kg/hm2,施用氮肥没有增加反硝化损失和N2O排放,表明氮源不是反硝化作用的限制因子。在N75和150kg/hm2两个施氮水平下,氮素回收率分别为103%和91.3%,并且土壤残留氮主要累积在020cm土层,表明肥料氮损失很少,这与氨挥发、反硝化损失较低的结果相吻合。     

混播草带防治坡耕地水土流失效应的研究

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地持续利用,于2001～2002年选用非洲狗尾草、高羊茅和红三叶3种优良牧草,在云南昆明王家箐流域的坡耕地上进行了混播草带防治水土流失效应的研究。试验设混播非洲狗尾草与红三叶(A)、混播高羊茅与红三叶(B)、单播高羊茅(C)和无草带种植(D)4个处理,坡度在13.2°～14°之间;每个处理坡耕地上部等高种植9 m×2 m玉米,基部种植0.5 m宽的草带,底部设径流收集池。结果表明：选择适宜草种进行混播,所形成的草带水土保持效果优于单播草带;在雨季(5～10月)4个处理的水土流失量为D＞C＞B＞A,与对照D相比,处理A、B、C的径流量分别减少了79.19%、64.02%和51.53%,侵蚀量分别减少了92.04%、84.49%和78.70%;混播豆科和禾本科牧草,有利于增加草带的总盖度和草层高度,促进根系生长,增强草带的水土保持效果。     

Evaluation of leaching and runoff losses of selenium from seleniferous soils through simulated rainfall

Experiments were conducted to study drainage and runoff losses of selenium (Se) from two seleniferous soils (from Simbly containing total Se 850 μg [kg soil]^–1 and from Barwa containing 1310 μg [kg soil]^–1) under simulated rainfall (250–260 mm in three rainstorms) conditions. Rainfall intensities ranged from 56 to 120 mm h^–1 with uniformity coefficients ranging from 70.6% to 84.2%. Selenium lost through drainage (sum of drainage from initially saturated soil for 24 h and through dry and wet runs) was 0.15% and 0.11% of total Se content in the two soils. In soils having similar pH and organic‐C content, losses of Se through drainage as well as runoff were defined by total Se, water‐soluble Se, CaCO₃ content, and texture of the soils. The amount of runoff water was almost two times in the soil with fine texture and less infiltration rate than in the other and that same trend was observed with respect to loss of sediment. The soil with higher CaCO₃ content and water‐soluble Se lost more Se with moving water both through leaching and runoff, whereas the other soil with fine texture lost greater amount of Se with the sediment. Total Se lost through drainage as well as runoff was 0.29% of the native Se present in both the soils suggesting that significant amount of Se could be lost from seleniferous soils during irrigation and rainfall events.