竖直下降管换热实验台改进设计与实

下降管式热解液化装置能够实现生物质热解液化.为了研究下降管中生物质半焦和陶瓷球两种散体混合下落的换热规律,在前期研究的基础上,对实验设备进行了改进设计,并将原实验物料--生物质粉更换为生物质半焦,使实验结果对实际装置的设计与改进更具指导意义.根据不同温度陶瓷球(50、60、70℃)与室温空气的换热实验,通过热平衡分析,得到了陶瓷球热载体与空气的对流传热系数h=600 W/(m2*K);陶瓷球与生物质半焦颗粒换热实验表明,不考虑边界效应时竖直管内温度呈线性分布;对流换热为竖直下降管系统热量传递的主要方式.     

下降管冷态热解液化实验台设计与应用

为了探索下降管式热解液化装置中生物质半焦和陶瓷球两种颗粒混合下落的运动规律,设计了下降管冷态模拟装置.通过冷态模拟,测试了陶瓷球和生物质半焦喂料器的稳定性和连续性,该装置能够实现两种颗粒的均匀、精确、连续喂料,能够满足实验所需要的两种颗粒的不同混合质量比的要求;PIV实验测试表明,该装置能够满足实验需要;陶瓷球和生物质半焦的混合,消除了PIV用圆管测试时由于光的反射和折射问题在管道轴线两侧所形成的许多亮白条纹,提高了数据的准确性.     

下降管式生物质快速热解实验装置设计与实验

为了确定在固体热载体加热方式下反应温度和停留时间对生物质热解挥发特性的影响,设计了陶瓷球热载体加热下降管式生物质热解实验装置,并进行了生物质热解挥发特性实验。该实验装置能够对反应温度进行精确控制,实现生物质粉和陶瓷球热载体按比例连续均匀喂料及热解残炭样品的采集。实验物料为玉米秸秆粉,反应温度分别为450、500、550℃。停留时间通过反应物在反应管内下降距离间接测量,下降距离分别为150、550、850、1 150 mm。利用灰分示踪法计算得到了不同条件下生物质的热解挥发率。实验结果表明:玉米秸秆粉的热解挥发率随着热解温度的升高、下降距离的加长而非线性增大。     

下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器.详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试.试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43％.     

热载体与生物质半焦散体颗粒的分离特性研究

在以固体热载体加热实现生物质快速升温热解液化工艺中,热载体与热解半焦颗粒的分离极为重要。为了研究陶瓷球热载体与生物质半焦颗粒的分离过程,设计制作了V型下降管冷态实验装置,并利用粒子图像测速仪对不同质量比(30:1,40:1,50:1,60:1)、圆形出口和方形出口条件下的颗粒分离规律进行了实验研究。研究表明,该装置能够保证热载体和生物质半焦颗粒喂料流畅、稳定且均匀,能够满足实验所需要的两种颗粒的不同混合质量比的要求;陶瓷球对生物质半焦颗粒的携带作用明显,受生物质半焦颗粒影响水平流动速度、轨迹的高度和射程减少50%左右;管口下底面与筛网的竖直高度应大于20mm,水平距离应大于32mm,筛网的水平投影长度应大于120mm,分离效果较好。     

散体物料孔隙率测定装置设计与试验

为了提高散体物料孔隙率检测精度及可靠性,基于理想气体状态方程,按照气体置换法,研制了一种定容型散体物料孔隙率的快速测定装置,开发了自动检测控制系统。在设定的0.1~0.4 MPa测量范围内,采用可精确测得其体积且形态各异的标准不锈钢球体、塑料四棱柱体、鹅卵石以及细石子的试验结果发现,系统的充气压力越高,测量误差相对越小且重复性越好。采用标准不锈钢球体与圆柱体,在孔隙率分别为16.02%、25.14%、35.57%、49.05%、58.42%、67.79%、76.57%、85.36%、94.14%的标准条件下,给出了补偿系数的计算式。在样品填充率分别为25%、50%、75%、100%,充气上限压力为0.4 MPa的试验条件下,检测湿基含水率为13.5%的稻谷的试验结果显示,测量误差极差为0.3%,证实了测量结果的可靠性。     

新型下降管生物质热裂解液化装置的试验研究

采用新型下降管热裂解液化反应器,利用玉米秸秆粉进行(快速)热裂解试验,对物料及热载体的理化性质进行了分析。考察反应装置的整体运行情况,在固体热载体与生物质颗粒的质量比为20:1的情况下,固体热载体预热温度达到575℃时,截取了连续150min内V型下降管内的温度变化,对喷淋装置内生物油的温度进行了实时采集。实验结果得到了475、525、575℃不同温度下的生物油收集率,并对热裂解产物包括生物油的理化特性、炭粉粒径分布和不可冷凝气体的成分进行分析。     

生物质热解反应器中热载体传热实验-基于V形下降管式热解反应器

热载体与生物质粉在下降管式反应器中的传热过程十分复杂,为了简化研究,设计制作了V形下降管实验装置,在未加入生物质粉的条件下,进行了热载体与V形下降管式热解反应器的换热实验.在热载体喂入反应器的初温分别为50,60,70℃时,测量了反应器系统的温度及热载体离开反应器时的最终温度,测定了热载体与空气的对流换热系数.结果表明:热载体离开反应器时的终温、管壁温度和管内空气温度均呈指数函数变化,管壁和空气的温度变化滞后于热载体终温的变化;热载体初温升高时,管壁热流量和空气热流量增幅相同;热载体与空气的对流换热系数随空气温度的升高而增大.     

生物质颗粒热风炉及粮食烘干的设计与应用

机械化粮食烘干中采用生物质燃料以替代常规能源,对节能减排、降低成本、提高粮食品质具有重要意义。设计了一套生物质颗粒热风炉并与谷物烘干机耦合,通过自动控温系统调节热风温度,以获得高品质谷物。生物质颗粒在时间继电器控制下自动进料,在炉膛内部设计一次进风和二次进风口,颗粒燃料的挥发分充分燃烧,提高了热风炉的输出热功率。设置了故障报警、远程监控系统,提高了设备的智能化程度。在谷物烘干厂进行性能试验,结果表明该成套设备运行稳定,性能指标优良,验证了设计的合理性;经济效益分析表明,利用生物质颗粒热风炉烘干谷物成本较低,具有明显的经济效益和推广应用前景。     

垂直农业及螺旋形垂直农场发展与应用

该文对垂直农业的发展趋势和典型应用案例进行了分析。结合我国经济、资源环境及工厂化农业的技术特点,分析了垂直农场的技术构成、营运成本和发展瓶颈,重点分析了螺旋形垂直农场光热资源利用的空间优势和配套技术需求。并根据我国都市农业和乡村振兴的需要,研究了螺旋形垂直农场结构特点及其智能化配套机具的技术组成。在案例分析与成本优化的基础上给出了几个螺旋形垂直农场的结构方案和发展建议。      

太阳能草捆干燥设备设计与试验

针对饲草在田间干燥干物质损失大和营养成分保持率低的问题,提出了牧草湿法收获工艺的技术原理、工艺路线,为太阳能饲草干燥实现规模机械化提供技术支撑,设计了可直接进行整捆饲草干燥的太阳能草捆干燥设备。该设备能实现太阳能的自动采集并对含水率在40%左右的整捆饲草进行干燥处理,成品草捆可直接进行贮藏。设备的性能试验和牧草干法收获与湿法收获对比试验结果表明：太阳能干燥饲草损失率小于等于2％,成品草捆含水率小于等于17%,太阳能空气集热器白天平均热效率大于等于0.5,处理能力大于等于1t/h。     

整体式果品蔬菜太阳能干燥装置设计与试验

设计了一种以太阳能为主要能源、电能为辅助能源,集热器的方位角和仰角随太阳辐射方位变化而可调的太阳能空气集热器与干燥箱为一体的干燥装置。试验结果表明,该装置集热量达11 964 kJ/h,可满足干燥箱所需热量消耗,但是在干燥箱内部前后端温度有1.5~4.0℃温差。整粒库车小白杏的干燥时间为79 h,杏干优等品率达85%,与传统干燥方法相比,干燥时间缩短52%。     

高湿粮食贮藏干燥机设计与试验

在对高湿粮食干燥状态参数和水分结合能变化特征理论分析的基础上,设计了一种高湿粮食贮藏干燥机,从理论和试验两方面证实了干燥系统客观能势的利用效果,图解了高湿粮食在贮藏干燥机内的温度及其含水率状态变化过程。试验结果显示,温度在30℃、相对湿度40%时,利用自然空气可将粮食的温度降至低于环境温度10℃、降水速率在0.76%/h以上。研究结果为粮食干燥工艺系统设计指明了高效节能的途径,为大型粮食集中干燥设施提供了高效节能的预干燥设备。     

虎杖根系脱土装置设计与试验

为了实现中药材虎杖根系机械化脱土,设计了一种由击打辊、翻抛辊和栅板等组成的脱土装置。通过试验确定了辊指长度为40 mm,运用速度矢量投影定理确定了翻抛辊指布置的螺旋升角范围为60.5°~78.4°,应用Matlab软件采用描点拟合作图法得到击打辊与翻抛辊轴心的水平距离与物料尺寸呈幂函数关系,并确定了此距离范围为180~275 mm。性能试验表明,通过物料的随机振动、自身翻转、交替击打、逐层脱土等综合作用,装置的工作性能得到了明显提高。当击打辊转速为500 r/min、翻抛辊转速为240 r/min、两辊轴水平距离为230 mm时,脱净率为91.2%,生产率为1.35 t/h,满足虎杖根系药用生产要求。     

牧草种子热泵辅助型太阳能储热干燥设备设计与试验

针对牧草种子干燥设备在能耗、排放和太阳能使用等方面存在的问题,提出了太阳能储热供热为主,尾气由热泵除湿后回收使用为辅的节能零排放干燥模式,完成了集热、储热和热泵等主要工作部件以及整机的结构设计,用移动式设计实现了太阳能集热可控和整机安全贮存.试验结果表明:处理量161 kg/h,度电处理量8.4 kg/(kW·h),干燥能力3 367 kg·％/h,干燥强度6.7 kg/(m3 ·h);太阳能相变储热干燥、太阳能一热泵联合干燥、热泵干燥和电加热干燥4种供热干燥模式的耗电量之比是0.9:1.0:1.2:1.5.     

自带传动动力恒频方草捆捡拾压捆机设计与试验

阐述了自带传动动力恒频方草捆捡拾压捆机的基本结构及工作原理,对压捆机的总体结构、捡拾器、输送喂入机构和压缩机构进行了结构设计和参数分析。试验结果表明：本机结构合理、自动化程度高,其成捆率达到了99.1%,规则草捆率为98%,草捆密度达到了130～230kg/m3,可对牧草、农作物秸秆进行捡拾、压缩和打捆联合作业。     

免耕播种机锯片式防堵切刀的设计与试验

针对目前在玉米茬地上进行免耕播种时防堵装置存在的问题,研制出一种锯片式防堵切刀,并对其性能进行了田间试验。试验表明,该防堵切刀不缠草、切割阻力小,秸秆切口断面整齐,能满足免耕播种机防堵的要求。