添加生物质炭对壤土热性质影响机理研究

生物质炭添加对一系列土壤理化性质具有显著影响,然而其对土壤热性质的影响机理仍不明确。本研究结合田间定位试验和室内控制实验揭示了生物质炭添加对壤质土热性质的影响机理。两年田间区组试验中小麦秸秆生物质炭施用量设0 t hm~(-2)、25 t hm~(-2)和50 t hm~(-2)三个水平。使用热脉冲法分别在室内控制土壤含水量和田间自然条件下测定土壤热容量、导热率和热扩散系数。同时测定了不同生物质炭处理下土壤容重、土壤水分特征曲线、孔隙分布以及作物生长季表层土壤含水量。结果表明,生物质炭添加会对土壤热性质产生显著影响,其主要途径为(1)通过降低土壤容重,增加土壤大孔隙,从而显著降低土壤导热率,对土壤热容量和热扩散系数也有降低效应,但受土壤含水量水平影响;(2)通过改变土壤水力学特性,增加土壤含水量,从而提高土壤热容量、导热率和热扩散系数。田间状态下,生物质炭影响土壤热性质的两个途径同时存在而作用相反,综合效应表现为生物质炭添加小区的土壤体积热容量有增加趋势,且与生物质炭施用量有关;生物质炭添加会显著降低土壤导热率和热扩散系数。     

土壤源热泵非稳态热流热响应试验中岩土热物性参数的确定

在土壤源热泵系统现场热响应试验时,复杂的现场状况会影响热响应试验中恒加热功率的实现,结合测试现场的实际状况,该文提出了非稳态热流工况下确定岩土热物性参数的方法。通过建立非稳态热流热响应试验系统模型,实施系统优化,使地埋管换热器进出水平均温度计算值和实测值的平方和最小,确定最优的岩土导热系数和容积比热容2个参数。对比同一测试地点的恒热流和非稳态热流热响应试验确定的2个热物性参数的结果,非稳态热流工况系统优化方法确定的岩土导热系数的相对误差为1.2%,容积比热容的相对误差为0.7%。同时,在非稳态热流工况下,利用系统优化方法确定热物性参数可适当缩短热响应试验的测试时间,降低了测试成本,为土壤源热泵系统热响应试验的实施和岩土热物性参数的确定提供了重要参考。     

恒热流法同时测定土壤热质扩散系数的研究

通过将半无限大土壤试样在恒热流作用下一维热质迁移过程的分析解与试样中温度和湿度的测量值相结合,得到了土壤热质扩散系数的数据。实验结果表明,该方法测试时间短,通过一次实验可以同时得到土壤的热质扩散系数。     

发酵糟渣旋流闪蒸干燥及其热物性参数的快速测定

介绍了利用旋流闪蒸干燥器干燥发酵糟渣时，气流与物料间放热系数及糟渣物料热传导率、热扩散系数的简便快速测定方法。     

发酵糟渣旋流闪蒸干燥及其热物性参数的快速测定

介绍了利用旋流闪蒸干燥器干燥发酵糟渣时，气流与物料间放热系数及糟渣物料热传导率、热扩散系数的简便快速测定方法。     

球磨法和均质法改善薇菜粉物化及功能性质

为研究不同超微粉碎方法对薇菜粉体物性、主要成分含量及活性物质保留的影响,该文以行星球磨法、高压均质法对薇菜进行超微粉碎,分别研究薇菜超微粉体的粒径、休止角、粉体膨胀力、持水力、持油力等物理性质;检测其总蛋白、粗脂肪、多糖、总黄酮、总多酚等主要成分含量;通过薇菜超微粉提取液抑制?-葡萄糖苷酶及?-淀粉酶的能力,初步探究两种薇菜超微粉的降血糖活性。结果表明:对比常规粉碎方法,经行星球磨法和高压均质法处理后,粉体粒径分别减小1/48倍和1/65倍,粉体休止角增加,粉体膨胀力降低,高压均质和行星球磨法的持水力分别是常规粉碎法的2.43倍和2.44倍、持油力分别是常规粉碎法的1.99倍和1.52倍;几种主要成分高压均质法、行星球磨干法显著高于常规粉碎;2种超微粉提取物的?-葡萄糖苷酶和?-淀粉酶抑制率均优于常规粉碎提取物。上述结果表明:2种超微粉碎方法均有改善粉体物性作用,高压均质法对于薇菜粉体纤维组织破坏更加完全,主要成分易溶出,微粉处理促进了粉体的降血糖生理作用的发挥。     

北疆麦壳砂浆砌块填充蓄热材料复合墙体日光温室热性能

针对新疆戈壁沙漠区日光温室在冬季严寒条件下,传统墙体在夜间难以满足作物生长对热环境需求的问题,该文研究新型的保温蓄热墙体材料和结构。将墙体主体结构采用麦壳砂浆砌块,砌块中间空格填充蓄热材料,对麦壳砂浆砌块进行配比试验和性能测试,筛选出抗压强度、导热性能较优的砌块建造温室墙体,把麦壳砂浆砌块+红砖复合墙体日光温室和37 cm砖混墙体日光温室进行热性能对比试验,并种植番茄验证。试验结果表明:在相同外界环境下,室外最低温-20.8℃时,麦壳砂浆砌块复合墙体日光温室内温度为7.5℃,而砖混墙体日光温室内温度为3.2℃,砌块复合墙体日光温室内夜间出现最低室温时间较砖混墙体日光温室延迟42 min;相同条件下砌块复合墙体日光温室栽培的番茄收获期早16 d,单棚产量高18.4%,验证了砌块复合墙体日光温室的保温蓄热性能优于砖混墙体日光温室,且满足果蔬生长对热环境需求。该文提出的适应戈壁沙漠区日光温室麦壳砂浆砌块复合墙体及构造条件,为新型复合墙体在日光温室中的应用研究、设计提供理论参考。     

矩形微通道热沉内变物性工质的流动与换热特性

为了研究不同雷诺数下,工质的热物理性质对矩形微通道热沉内工质流动与换热的影响,该文建立了三维共轭传热模型,对微通道内单相层流的换热和流动特性进行了数值模拟研究,分析结果表明：当雷诺数为16时,与常物性工质相比,变物性工质具有较佳的换热性能以及更低的摩阻系数,此时基于工质常物性的数值假设会与实际情况偏离,而当雷诺数增加至333时,常物性工质与变物性工质的流动和换热性能具有较好的吻合,这在一定程度上解释了现有研究成果中矩形微通道热沉内工质流动与换热特性方面的试验结果与数值模拟之间存在偏差的现象。该研究为进一步改进数值模型精度提供了参考。     

塔克拉玛干沙漠地表浅层土壤热扩散率、温度和热通量计算方法的比较研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测站2008年7月30日至8月4日的土壤温度、湿度和土壤热通量观测资料,定量分析了沙漠土壤热扩散率、温度、热通量的变化规律。采用谐波法、振幅法、相位法和热传导对流法分别计算了5~20 cm沙漠土壤的热扩散率,在此基础上,以5 cm深度的土壤层为上边界条件,计算了10和20 cm深度的土壤温度和8 cm深度的土壤热通量。结果表明:谐波法计算沙漠土壤温度的精度最高,10和20 cm深度的土壤温度计算值与观测值的标准误差分别为0.167℃和0.127℃;热传导对流法对土壤温度的计算结果好于振幅法和相位法。同样,谐波法计算的沙漠土壤热通量值与观测值的误差最小,计算值与观测值的相关系数R2达到0.976,热传导对流法次之,振幅法和相位法的误差最大。     

热渗耦合的分层土壤中管群换热器热性能分析

准确获取管群换热器在复杂土壤中的传热情况,有利于合理设计地源热泵系统.该研究建立了考虑地下水渗流的三维管群分层数值模型,通过引入区域热效率(E)和动态性能损失(Dynamic Performance Loss,DPL)2个指标,评估不同因素对渗流作用下管群在分层岩土中传热的影响.结果表明:当渗流速度为100 m/a且渗...     

温度和粉碎粒度对不同能量饲料原料热物理特性的影响

为探究常见能量饲料原料在不同温度、不同粉碎粒度下的热物理特性差异,该文以4种谷物(玉米、小麦、大麦和高粱)和4种加工副产品(小麦麸、木薯渣、甜菜渣和米糠)原料为研究对象,分别粉碎过孔径1.5、2.0和2.5 mm筛片,得到3种不同粉碎粒度的粉料,利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和线热源法分别测定了不同粉料在25～100℃范围内的比热和导热率,通过计算得到相应的导温系数,分析了温度、粉碎粒度对原料热特性的影响以及不同原料之间的热特性差异,并建立了热特性参数关于温度的回归预测模型。结果显示:8种原料粉碎过1.5 mm筛孔的粉料比热、导热率和导温系数随温度的升高分别在1.580～2.671 kJ/(kg·K),0.054～0.362 W/(m·K)和6.694×10~(-8)～23.254×10~(-8) m~2/s范围内变化。整体上,原料的热特性均随温度的升高而呈线性或非线性上升趋势。不同粉碎粒度的同一原料,在相同温度下的比热差异均不显著(P0.05);随着粒度的增大,粉料的导热率和导温系数均有逐渐下降的趋势。4种谷物的比热与温度之间呈线性关系;小麦麸、木薯渣和米糠的比热可用温度的三次多项式表示;而甜菜渣的比热与温度呈二次关系。4种谷物和甜菜渣在3种粒度下的导热率均可用温度的三次多项式表示,而小麦麸、木薯渣和米糠的导热率则可用温度的二次多项式表示。小麦麸和米糠的导温系数与温度呈二次关系,其余6种原料的导温系数则可用温度的三次多项式表示。研究结果可为配合颗粒饲料配方变换所需的调质、制粒等热加工过程的工艺参数的调整、优化提供理论依据。     

胡萝卜真空渗透脱水工艺试验

为获得真空条件下胡萝卜渗透脱水的最佳工艺条件,通过试验探讨了切片厚度、真空度、渗透液浓度、温度等因素对胡萝卜真空渗透脱水特性的影响。结果表明：真空条件能有效提高果蔬渗透脱水效率;失水率、固形物增加率均随着切片厚度的减小,真空度的提高,渗透液浓度、温度的增大而增大;当真空度达到10 kPa（绝对压力）附近时,固形物增加率增幅明显快于失水率。胡萝卜脉冲真空渗透脱水较优的工艺参数为：切片厚度4 mm、真空度30 kPa、渗透液浓度60%、温度40℃,采用该组参数渗透脱水240 min质量损失率可达40.1%。研究结果可为胡萝卜等蔬菜的干制加工预处理提供技术依据。     

马铃薯糊化过程中介电特性和热特性的分析(简报)

该文采用介电特性测定仪(DES100)和示差扫描量热仪(DSC120)对马铃薯片(含水率80.7%,淀粉含量16.5%)介电特性和热特性进行了比较研究,以确定马铃薯淀粉糊化过程中各特征参数值之间的关系。由介电特性曲线得出:在1～100kHz频率范围内的,65～80℃温度范围内,介电常数e′随温度的升高出现跃变型变化,67℃时变化速率最大,之后逐渐下降;由热吸收曲线得出热焓值的变化与e′变化规律相同,其糊化的3个特征温度(糊化起始、峰值、结束)分别是65、67和80℃,从两曲线得到的各特征值基本一致,说明利用马铃薯的介电特性和热特性的综合分析可以更准确地掌握其糊化过程,为进一步利用和控制马铃薯的糊化作用提供参考。     

热风微波耦合干燥胡萝卜片工艺

该文通过对胡萝卜片进行热风微波耦合干燥来研究热风微波耦合干燥工艺的可行性及优异性。采用自行设计的热风微波耦合干燥设备, 在不同的热风温度（50～80℃）、微波功率密度（4.5～1.5 W/g）条件下对胡萝卜片进行干燥,研究这2个因素对耦合干燥的影响。选取热风温度（50、60、70℃）、微波功率密度（3.5、2.5、1.5 W/g）、热风风速（0.5、1.0、1.5 m/s）进行正交试验,试验结果表明：耦合干燥各因素对干燥速率影响的主次关系为微波功率密度>热风温度>热风风速。同时将热风微波耦合干燥与热风干燥、微波干燥进行比较,得出热风微波耦合干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式,在农产品和食品的干燥中具有广阔的应用前景。     

小粒径颗粒状农产品介电特性的GEM公式参数确定

介电特性是研究农产品微波辅助应用的重要参数。为了拓展有效介质公式（General Effective Medium,GEM）在农业工程领域的应用,探究农产品介电特性计算新方法,该研究针对颗粒状农产品,采用离散元法、有限元法和平均能量法建立了堆积型农业颗粒物料等效介电特性分析的数值模型,在模拟仿真数据和试验测量数据对比分析的基础上,提出适用于微波波段下颗粒状农产品介电特性计算的GEM公式较佳无量纲参数（A=5、β=0.5;称为Modified General Effective Medium of Agriculture,MGEMA）,并采用多种农产品颗粒的试验数据验证了MGEMA的可行性、有效性和准确性。结果表明,真实谷粒和模拟谷粒的堆积角误差为0.45%,在农产品颗粒的相对介电常数（2.0～10.0）、相对介电损耗因子（0.1～0.9）、微波频率（2.0～12.2 GHz）、湿基含水率（2.0%～19.7%）和体积分数（18.2%～88.0%）计算条件下,MGEMA公式针对介电常数和介电损耗因子计算结果的最大偏差分别为0.40%和1.20%。研究可为三维情形下颗粒落料堆积型混合物的等效介电特性模拟分析提供一种参考方法,为室温下（24 ℃）小粒径农产品颗粒的介电特性研究提供一个理论公式。     

甘薯淀粉性质与其粉丝品质的关系

为了弄清不同品种甘薯淀粉所制粉丝品质差异的原因,该研究通过对各种甘薯淀粉的理化性质、热力学特性、分子结构与甘薯粉丝品质的测定,并以绿豆淀粉做对照,对三者与其粉丝品质进行了相关性分析。结果表明：淀粉理化性质对粉丝品质影响较大,按相关系数大小依次是：膨润力＞溶解度＞表观直链淀粉含量＞蛋白质含量＞颗粒大小。回生对粉丝品质的影响远远大于糊化对其的影响。快速黏度分析参数与粉丝品质有显著的相关性,可作为预测其相应的粉丝品质的重要手段之一。淀粉分子结构对粉丝品质影响更大,按显著程度依次是：直链淀粉（A _m ）含量＞支链淀粉（A _P ）短链量＞A_P长链量＞A_m分支数＞A_P短链长度＞A_m链长＞A_P长链长度。     

基于伴随方程法的鱼饲料热特性参数反演

比热、导热率和导温系数是鱼饲料重要的热特性参数,其在干燥及冷却工艺参数的调整、饲料湿热传递仿真模拟研究中均有应用。为了探究鱼饲料的热特性,同时探究反演算法求解饲料热特性的适应性,该研究以草鱼（成鱼）膨化饲料为研究对象,建立基于伴随方程法的反演模型;利用自行搭建的热传导试验装置并配合红外热像仪（测温精度±0.1 ℃）,以获得饲料试样的温度分布规律;利用此数据可反演计算含水率为11%～17%的饲料在20～80 ℃温度范围内的比热、导热率和导温系数。使用差式扫描量热仪（Differential Scanning Calorimetry,DSC）和热特性分析仪分别测量饲料的比热和导热率,并计算导温系数,将此作为实测值;将反演算法所得值作为计算值。对二者进行线性拟合,决定系数R2均大于等于0.980,说明比热和导热率的计算值与实测值的误差较小,结果表明基于反演算法的鱼膨化饲料热特性参数测定方法是可行的。同时,结果表明,草鱼膨化饲料在11%～17%含水率和20～80 ℃温度范围内的比热为1.710～1.840 kJ/(kg∙℃)。饲料比热随温度的增大而显著增大（P<0.05）。当含水率由11%增大至17%时,饲料的比热显著增加（P<0.05）,且呈线性规律。饲料的导热率为0.086～0.148 W/(m∙K),当温度由20 ℃增大至80 ℃时,草鱼膨化饲料导热率显著增大（P<0.05）;含水率对其影响同样显著（P<0.05）。饲料的导温系数为5.701～10.003 m2/s,且受温度和含水率的影响均显著（P<0.05）。研究可为鱼饲料热特性参数的测定提供一种新思路。     

麦麸结构层粉体的电特性研究

为了确定麦麸结构层粉体静电场分离的可行性,该文以高纯度麦麸糊粉层和外果皮粉体为原料,研究其介电性、导电性和电晕带电特性的差异。结果表明,麦麸粉体的介电常数随频率的增加而降低,最终趋于一致;当频率较低时,外果皮的相对介电常数明显低于糊粉层;当频率为300 MHz时,两者的介电常数之比最大达5.3;麦麸粉体的导电性差,糊粉层粉体的电阻率为2300MΩ/cm,为外果皮电阻率的5倍;经正电晕带电后,糊粉层粉体所获电荷量约为外果皮的1.7倍,具有明显差异;单位质量麦麸粉体所获电荷量随电晕电压的增加而增加,而随麦麸粉体的含水率和粒径的增大而减小。总之,麦麸结构层粉体的介电性、导电性和电晕带电性均存在明显差异,可以利用介电泳和电晕带电后的静电场分离技术对麦麸结构层进行分离纯化。     

农产品光学参数测量的双积分球系统及其应用

为了得到农产品生物组织光学参数,设计了一套双积分球系统实验测量装置。文中描述了其测量原理、系统组成和测量技术,采用650 nm的半导体激光器作为光源,对Intralipid溶液和Evans Blue溶液进行了实际测量,验证了该测量系统的准确性。通过实测,纯牛奶的散射系数为27.719±0.836,吸收系数为0.014±0.001,各向异性因子g=0.846±0.002。通过与其它测量方法对照,相对误差小于5%,该装置能够较准确地获得样品的散射与吸收系数,使之适用于农产品(如果品蔬菜、动物肉、牛奶等)光学参数的测量。