微灌用网式新型自清洗过滤器的设计与试验研究

比较了国内外自清洗过滤器产品技术参数,分析了当前国内网式自清洗过滤器应用中存在的问题,在此基础上设计提出一种微灌用网式新型自清洗过滤器,并对该新型过滤器的结构和工作原理进行了详细介绍;通过理论计算得到在满足1λ5(λ为元件的长度与直径比值)前提下,新型过滤器滤网直径、滤网长度与设计流量之间的定量关系;通过试验得到了水头损失与设计流量的定量关系式,并与传统网式过滤器进行了比较,结果表明,新型过滤器水头损失小,且随流量变化缓慢,即使在流量变化较大情况下,水头损失也变化较小,在我国大田微灌技术中具有较广泛的应用前景。     

Y型网式过滤器堵塞过程对有机肥浓度的响应研究

为研究水肥一体化设备中用于过滤有机肥的Y型网式过滤器的堵塞规律,对Y型网式过滤器在初始流量500 L/h、水源压力117.6 k Pa下,设置25、30、40、50 g/L共4种黄腐酸钾有机肥肥液质量浓度,进行了过滤器堵塞试验,分析了Y型网式过滤器的局部水头损失与单个滤孔滤网清洁度(单个滤孔有效过水断面面积与孔隙总面积比值) S/S0的关系,并利用XRD分析了过滤器内堵塞物质的成分。结果表明:肥液质量浓度对过滤器滤网清洁度影响显著,建议肥液质量浓度不超过40 g/L;过滤器局部水头损失在S/S0减小到10%后才逐渐开始增大,过滤器局部水头损失与滤网清洁度、肥液质量浓度有关,利用多项式拟合给出了过滤器滤网清洁度与肥液质量浓度、施肥持续时间的关系式及局部水头损失与肥液质量浓度、滤网清洁度的关系式;滤网堵塞物质主要成分为硫酸钙、草酸钙。本研究结果可为水肥一体化设备中过滤器的选择提供理论参考。     

手摇清洗网式过滤器水力性能试验研究

【目的】测试手摇清洗网式过滤器性能,为微灌过滤器的选型提供技术支撑。【方法】针对A(AZUD)和B(ARKA)2种常用型号手摇清洗网式过滤器,通过清水试验,获得了清洁压降曲线;通过含沙水试验,分析对比了2种过滤器在不同流量和含沙量条件下的过滤效果;针对B型过滤器开展了排污效果试验,验证了手摇清洗网式过滤器清污能力。【结果】手摇清洗网式过滤器的清洁压降曲线符合幂函数关系;水头损失随流量和含沙量的增大逐渐增大;流量对水头损失的影响较对堵塞程度的影响更明显,含沙量对堵塞程度的影响与对水头损失的影响相当。清水试验时,2种过滤器水头损失均小于2 m;含沙水试验时,过滤器在流量为30 m³/h、含沙量为0.08 g/L时拦沙量较大,对0~200μm小颗粒的拦截效果更优;A型过滤器水头损失变化更均匀、拦沙量更多,B型过滤器水头损失和堵塞程度变化更缓慢、过滤周期更长。B型过滤器在排污清洗后可以达到初始的滤网清洁程度,水头损失变化规律与清洗前基本一致。【结论】手摇清洗网式过滤器水力性能和过滤性能表现优异,实际应用时可根据不同的灌水需求和水源条件选型使用。     

微灌多级复合网式过滤器的设计和试验

网式过滤器是微灌系统上广泛应用的过滤装置之一,微灌上常将不同过滤精度的过滤器组合使用以达到更好的过滤效果,但这同时也导致过滤器组出现了占据空间大、连接件多、清洗不便等问题。基于此,在分析网式过滤器过滤机理的基础上,设计了一种微灌多级复合网式过滤器,将不同过滤精度的筛网有效集中在同一壳体内,同时设计了对多级滤网进行清洗的刷体,并设计了控制装置。在设计的基础上,试制了样机,展开了水力性能试验,结果表明:自主研发的复合网式过滤器清洁压降变化规律仍近似于网式过滤器,可用幂函数表示;在过流量30 m~3/h情况下,复合网式过滤器的水头损失仅1.5 m,证明了其结构的合理性。     

流量与含沙量对浮筒网式旋转过滤器水力性能与过滤性能的影响

过滤器是保障微灌系统正常运行的核心设备,而水头损失与过滤效率是评价其性能的2个关键指标。为探明泵前过滤器—浮筒网式旋转过滤器的水力性能和过滤性能,采用方差分析、极差分析、主效应多重比较法对比分析了浮筒网式旋转过滤器在滤网孔径为0.150 mm时,5种不同含沙量、5种不同流量下的水头损失与过滤效率,并确定了试验条件下的最优工况。结果表明：对水头损失而言,流量比含沙量影响大;对过滤效率而言,含沙量的影响更大,且水头损失与过滤效率均随含沙量与流量的增大而增大;最优工况为流量930 L/h、含沙量2.0 g/L,此工况下对应的水头损失为0.281 m,过滤效率为84.01%,可以保证在有良好的过滤效率的同时具有较小的水头损失,从而实现节能减排,高效灌溉的目的。     

多级复合网式过滤器水力性能试验研究

多级复合网式过滤器是将不同目数的滤网(50、80、120目)集成在同一壳体以增加其过滤效果的微灌用过滤器。【目的】研究该过滤器性能。【方法】开展清水试验,考察过滤器清洁压降变化;开展浑水试验,以流量和含沙量为因素,其中,流量设置18、22、26m³/h,含沙量设置0.07、0.10、0.13g/L,考察水头损失、流量、浊度等指标变化规律。【结果】清水试验时,过滤器清洁压降曲线符合幂函数关系,拟合系数0.9999;浑水试验时,流量起初较稳定,约18~30min后出现拐点而急剧下降;相对应的,过滤器水头损失则起初稳定,出现拐点后急剧增大,流量和含沙量越大,流量和水头损失变化的拐点出现越早,过滤周期越短,过滤器发生堵塞的时间越短,但发生堵塞后,浊度出现降低趋势,预示过滤效果更好。【结论】新研发的多级复合网式过滤器(壳体内径370 mm,高720mm)水力性能变化规律与单一网式过滤器类似,而且过滤周期较长,过滤精度较高,适用于微灌系统。     

滴灌系统网式和叠片式过滤器水力性能试验研究

滴灌系统过滤器的性能直接影响系统正常运行及使用寿命,以网式和叠片式过滤器为研究对象,进行了不同流量下清水和3种质量浓度浑水工况下,不同目数的2种过滤器水头损失和过滤性能试验,分析了过滤器水力性能的影响因素及其相互关系。结果表明,在清水条件下,过滤器的局部水头损失hj与流量Q成正比,随着系统过流量的增加而增加;相同流量下,高目数过滤器产生的水头损失大于低目数;浑水条件下,过滤器的水头损失与系统过流量、含沙量有关。随流量、含沙量的增大,过滤器初始水头损失增大,过滤周期变短。相同条件下,叠片式过滤器的水头损失明显大于网式过滤器,除沙率高于网式过滤器,即网式过滤器水力性能优于叠网式片过滤器,叠片过滤器的过滤效果优于网式过滤器。     

石羊河流域玉米膜下滴灌过滤器性能选型研究北大核心

为探明石羊河流域玉米膜下水肥一体化技术滴灌系统过滤装置堵塞影响因素、堵塞机理及过滤系统运行优化模式,根据玉米的施肥灌溉制度及滴灌系统布置方式,研究了N、P、K肥分别单独施加情况下对3组只有一级过滤器(网80目、叠片80目、叠片40目)及6组含有二级过滤器(网120目、叠片120目)对系统堵塞程度、水头损失及过流量的影响。结果表明:3组一级过滤器(网80目、叠片80目及叠片40目)中网式80目过滤器不仅水头损失相对较小、流量降幅不大而且能相对延长毛管的堵塞时间;2组二级过滤器(网120目和叠片120目)中叠片式120目过滤器抗堵塞时间较长,堵塞程度低,水头损失小。因此一级网式80目、二级叠片式120目过滤器是6组组合形式中过滤效果最好、肥液利用率最高的。     

微灌用滤网过滤器水力性能的分析研究

滤网过滤器是一种特殊的泥沙处理设备,有着比较独特的水力性能。从分析其过滤机理出发,结合实验研究,得出：在浑水条件下,滤网过滤器过滤元件的过水面积应该设计偏大一些,预留一部分的堵塞面积,保证筛网在堵塞到一定程度之前,堵塞对过滤器的局部水头损失增幅的影响不是太大,从而保证在这段时间里系统能够正常工作。初步分析了滤网过滤器的...     

不同流量下泵前微压网式过滤器内部流场的数值模拟

泵前微压网式过滤器作为一种新型的灌溉过滤装置,具有结构简单、适配性高以及能耗低等优点。为了探究泵前微压网式过滤器内部流场的运行状态,采用了物理模型试验、数值计算及理论分析的方法,从微观角度对清水条件下泵前微压网式过滤器在不同流量(5、8、11、14、17 m³/h)的水力性能和水流运动状态进行分析。结果表明：标准k-ε模型可作为模拟泵前微压网式过滤器清水流场的湍流模型;滤网内部流速分布不均匀,随流量呈现不同形态的“火烛”形态,出水口对过滤器内部影响范围随流量增加而增大;过滤器内部同时出现高压区和负压区,滤网底部为水头损失主要发生位置。研究成果可为泵前过滤设备的浑水数值模拟和结构优化提供理论和技术支撑。     

自清洗网式过滤器水力性能试验

通过清水试验和浑水试验对自清洗网式过滤器的水力性能进行了试验研究．清水试验主要研究过滤器的局部水头损失随不同进口流量(0～230 m3／h)的变化情况．浑水试验分别对过滤器的过滤状态和排污状态进行研究:过滤状态主要研究在最大进水流量(230 m3／h)下改变不同进水含沙量时的局部水头损失变化,以及在保持相同进水含沙量(019 g／L)下改变不同进水流量时的局部水头损失变化;排污状态重点研究在不同预设压差值下最佳排污时间的变化规律．试验结果表明:对于清水过滤,进水口流量值在0～140 m3／h变化时,对应的过滤器初始局部水头损失变化缓慢;当流量在140～230 m3／h时,局部水头损失增加较快,并拟合出水头损失经验公式．对于浑水过滤,改变不同进水含沙量值,局部水头损失均在6～7 m出现拐点,之后迅速增大,确定其预设排污压差值为007 MPa;排污过程中,当排污时间达到20 s时,排污管出水含沙量趋于稳定,排污效果较好,确定其最佳排污时间段为20～30 s．     

基于自校准变结构Kalman的农机导航BDS失锁续航方法

针对农机自动导航作业过程中存在的BDS信号失锁导致系统突然失控的问题,提出了一种适用于轮式农机的基于自校准变结构Kalman滤波器的农机导航BDS失锁续航方法。依据4自由度农机运动学模型,设计了BDS/INS信息融合Kalman滤波器;进行INS导航定位误差不确定度分析,并设计了基于自回归模型的航向校准方法、INS传感器角速率测量零偏实时校准方法,结合上述方法设计了自校准变结构滤波器,进行位姿信息处理,结合导航跟踪控制方法实现失锁续航功能。根据分米级精度要求,进行了机器人直线、矩形路径失锁续航试验和农机田间直线续航试验。机器人续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,与运用未校准滤波器的续航系统相比,该方法实际平均横向偏差减小34%,横向偏差达到20 cm时机器人在路径上的平均行驶距离提高80%。农机田间续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,在实际偏差小于20 cm的条件下,农机在路径上的行驶平均距离达到16. 65 m。     

溶解混施水肥一体化装置施肥性能试验研究

为了了解溶解混施水肥一体化装置的性能,以装置出口水肥溶液浓度的均匀性作为衡量装置施肥性能的主要参数,采用控制变量法,研究滤网桶参数、进口流量及加料器对装置施肥性能的影响.结果表明:采用60目的滤网桶时,出口水肥浓度均匀系数比40目的高6.1%;采用250 mm的滤网桶时,出口水肥浓度均匀系数比150 mm的高4.3%;相比于流量为2.5,2.0 m³/h,采用1.5 m³/h时,出口水肥浓度均匀系数分别高了12.6%和17.3%;使用加料器时,装置出口水肥浓度的均匀系数比不使用加料器加肥时高了9.9%.因此滤网桶的参数、流量均对装置施肥性能有明显的影响,滤网桶网孔数越多,滤网桶直径越大,流量越小,装置出口水肥溶液浓度的均匀系数越大,装置的施肥性能越好.     

射流三通连接滴灌带的水力性能沿程变化规律

为了探究滴灌带沿程水力性能的变化规律,在射流三通进口流量为0.1~1.2 m³/h的范围内,开展射流三通进口流量与出口水头振幅的水力性能试验,发现射流三通连接脉冲滴灌系统的流量阈值为0.2~0.8 m³/h;在脉冲滴灌系统流量阈值的范围内,开展射流三通连接滴灌带沿程脉冲参数试验,研究射流三通连接60 m滴灌带沿程脉冲性能的变化规律,发现当滴灌带进口水头振幅大于1 m时,沿程水头振幅的衰减速率存在突变点,沿程脉冲频率先增大后减小,射流三通在整条滴灌带上均能产生脉冲水流的进口流量设计范围是0.5~0.8 m³/h.在射流三通进口流量的设计范围内,开展稳压滴灌和脉冲滴灌的同台对比试验,结果表明,射流三通连接滴灌带内的水头损失比普通三通连接滴灌带内的降低62.5%~83.3%,灌水均匀系数提高了0.6%~0.9%,流量偏差率降低了1.2%~4.1%;进口流量为0.7 m³/h时,射流三通连接滴灌带灌水均匀度最高.     

不同工况下Y型网式过滤器流场数值模拟分析

为探究网式过滤器的水力性能,充分了解网式过滤器内部最初流场、滤芯网面流量分布情况,应用计算流体动力学方法对网式过滤器3种入口流速(0.5、1.5、2.5 m/s)以及3种滤网目数(60、80、100目)对过滤器流场进行数值模拟。通过试验对模拟结果的可靠性进行验证,结果表明：过滤器的水头损失集中在出口侧滤芯上,该部分水头损失占总损失的87%;水流在腔体内可分为出口侧加速区、出口侧减速区、堵头回流区和漩涡区4部分;滤网面流量分布严重不均,高流量区域主要分布在出口侧,入口流速由0.5 m/s增至2.5 m/s过程中,网面最大与最小流量均相差3.3倍,滤网目数为60、80、100目时,网面最大与最小流量相差3.3、3.1、2.3倍,且滤网目数增至100目时,最大与最小流量位置向两侧偏移;堵头处死水区压力大、流速低,泥沙易于沉淀,建议扩大堵头容积以承接更多的泥沙;可以考虑增大腔体体积、改变腔体角度、在入口处设置导流片,从而改善流场分布;建议在滤网上增加环状片体,改善网面流量分布,从而提高过滤器的使用寿命以及过滤效率。     

离心筛网一体式微灌式过滤器的试验研究

含砂水流是微灌水源中一种常见的水质形式，目前国内对于含砂水流的过滤主要采用的是离心筛网组合式过滤器，但此种过滤器普遍存在构造复杂、水力损失大、造价较高等不足．针对其不足，通过试验对比，研究出了一种适于Q=80—140m^3／h流量范围段应用的新的一体式结构过滤器．测试结果表明，该过滤器的滤砂效果达到了国内同类产品的水平，而水力损失仅相当于同类产品的32．5％-68．6％，成本仅为同类产品的30％-40％．考核结果表明，使用情况与试验结果相符。可以推广应用．