碳氢有机质燃料烘烤设备在密集烤房中的应用

为有效提高密集烤房供热系统的热能效率,降低燃料消耗,开发清洁能源,研制了碳氢有机质燃料烘烤设备。与现有密集性烤房的供热系统相比,不仅增添了余热回收器(热气腔、水箱组成),提高了散热和储热效能,而且设备分为可拆卸连接和更换的燃烧炉、散热管和余热回收器3个部分,便于实际安装。试验结果表明:碳氢有机质燃料烘烤设备具有燃料利用率高,升温快,控温灵活,保温效果好;与密集烤房供热系统相比,每千克干烟的总能耗降低20.4%~36.4%,节能效果明显。     

集中式烤房供热工艺的比较

该文将以8座烤房为供热对象,对传统燃煤分散供热、燃煤蒸汽锅炉集中供热、煤气化集中供气、导热油锅炉集中供热、生物质沸腾炉集中供热、生物质气化集中供气等工艺技术的经济性进行研究比较,得到优化的烤房集中供热技术路线。比较发现,传统燃煤分散供热与其他几种系统相比,能源利用率低,对环境的污染大,在经济效益和环境效益方面均不如集中供热系统;综合考虑经济效益和社会效益,燃烟茎烟杆的生物质沸腾炉集中供热技术为最优烤房供热系统。     

基于可再生能源供热的设施水产养殖试验温室设计

养殖温室是设施水产养殖的关键装备,对养殖环境调控和系统运行能耗有极大的影响。在浙江大学的校园内,设计建造了一个设施水产养殖试验温室,用于研究基于可再生能源的供热系统和养殖温室围护结构保温特性。试验温室长13.46 m,宽4.96 m,南墙高0.8 m,北墙高2.5 m。北墙和屋顶各设置有4个独立的洞口,尺寸分别为2.2?m×2.2?m和2.2?m×4.8?m,用于研究各种墙体和屋顶保温构造的湿热性能。太阳能集热器面积可在10~50 m2之间变化,试验温室冬季室内空气温度可控制在15~35°C。可用于测试养殖温室的太阳能-热泵联合集热、围护结构的湿热传递、废水余热回收、养殖新水增温和温室室内采暖等性能。     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性,该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合,设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析,将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统,以触摸屏为主机,单片机为从机,组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测,采用时序控制,实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测,结合物料内部温度的反馈,实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠,可实现“真空—常压”的连续脉动,并有效干燥物料;2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2,发热面距离料盘上表面3 cm情况下,干燥效果较佳;3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时,在真空保持阶段,苹果块内部温度约为31℃,常压阶段,会迅速上升到约37℃。干燥后期,碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势,适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥,苹果块干燥时间缩短30%;4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异,真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥,并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

放牧家畜质量自动称量系统的设计与试验

为解决放牧家畜在称质量过程中存在的费时、费力、精度差以及较危险等问题,利用RFID技术,通过自主开发的计算机程序,将家畜电子耳标、阅读器与电子秤有机结合,实现放牧家畜自动称质量功能。试验结果表明,与以往普通台秤或电子秤相比,这种新型的自动称质量系统可减少称质量时间70%以上,节省劳动力50%以上,同时避免称家畜质量时人员发生危险和对家畜造成的伤害。利用放牧家畜自动称质量系统可实现对家畜个体体重和体况等的有效监测。     

苹果汁中棒曲霉素臭氧脱毒设备的设计与应用

为了高效降解苹果汁中棒曲霉素,研制了一套利用臭氧技术降解棒曲霉素的设备。该设备利用臭氧的强氧化性,使其与苹果汁充分接触,从而使苹果汁中的棒曲霉素发生氧化分解。以人工污染的苹果汁为试验材料,研究了该设备的脱毒效果及对果汁主要品质指标的影响。研究结果表明:该臭氧脱毒设备能够有效降解苹果汁中的棒曲霉素,且臭氧浓度和臭氧处理时间均显著影响棒曲霉素的降解效果(P0.05)。在果汁棒曲霉素起始浓度约为201.60μg/L,pH值3.5和可溶性固形物质量分数为15%时,用12 mg/L的臭氧在3 L/min流速下处理15 min,可将棒曲霉素减少到约49.24μg/L,降解率达75.58%,达到世界卫生组织(WHO)和英国软饮料协会(British soft drinks association,BSDA)设定的最大允许限量50μg/L的要求。臭氧处理对果汁可溶性固形物含量、pH值和总酸度无显著影响(P0.05),但对果汁透光率、色值、苹果酸和总酚含量影响较大(P0.05)。该设备具有投资小、脱毒效率高、脱毒成本低、环保无污染、结构简单、易操作、适合各种规模的果汁企业等优势,具有良好的经济效益和社会效益。     

自走式甘蓝收获机的设计与试验

针对中国甘蓝收获机械化水平低、缺乏相应甘蓝收获装备的现状,在统计分析主要甘蓝品种物理参数的基础上,设计了一种适合南方田间作业的自走式甘蓝联合收获机。该机型采用单行一次性收获方式,配置有专用动力底盘,收获台架主体包括引拔装置、输送提升装置、切根装置、剥叶装置、收集装置等,动力由液压系统驱动,可一次完成甘蓝的拔取、输送、切根、剥叶、装箱等作业。田间试验表明,该收获机各工作部件工作稳定,表现出了良好的收获效果,收获速度为0.3 m/s时,拔取成功率为86.7%,输送成功率达93.3%,切根合格率为75.0%,剥叶合格率为81.7%,基本满足甘蓝的机械化收获要求。该研究为中国解决甘蓝的机械化收获提供了参考。     

智能杂草识别系统的设计与试验

摘要：为了减少农药的使用量,设计了一种新型杂草智能识别系统,并在不同的环境下进行了大量试验。该系统主要由智能识别控制器、喷头总成于安装支架组成,通过摄像头实时采集田间图像,采用基于颜色与位置特征的识别算法分析杂草分布情况,控制喷头快速开闭,实现精准对靶喷药。试验证明,该系统对不同环境均具有较好地适应性,能够快速、准确、可靠的定位杂草。在普通环境下系统识别准确率为97.0%;在强光照环境下系统识别准确率为92.5%;在阴影环境下系统识别准确率为89.2%,单帧图像平均耗时160 ms。该研究可为田间精确喷施除草装置的研发提供参考。     

鲜食玉米剥皮机的设计与试验

为了解决中国在鲜食玉米加工中的剥皮难题,在借鉴国外先进鲜食玉米剥皮技术的基础上研制出一种鲜食玉米剥皮机。该机采用一对转辊相向转动,转辊与玉米穗苞叶接触产生摩擦将玉米苞叶先搓起一角,之后一对转辊夹住苞叶旋转将其剥掉。该设备可适应玉米籽粒含水率介于58%～73%间的原料,对脆嫩易剥的鲜食玉米籽粒品种的破损率≤5%、剥净率≥90%、剥皮质量好。解决了中国鲜食玉米剥皮技术存在的剥净率偏低、破损率等主要性能指标不能满足使用要求的难题。经过对该设备试制、试验结果表明,完全适合高水分鲜食玉米穗剥皮。     

高寒地区牧草工厂化生产设备的设计与试验

为解决高寒地区饲草料短缺和无法种植常规饲草的矛盾,该文设计试制了一套简易植物工厂。在10 m2的彩钢房内设计安装了8组不锈钢牧草生产架,通过半自动化控制集装箱式牧草生产车间内植物生产所需的温度、湿度、光照、营养液循环等环境条件,实现了在高寒地区连续、快速、高效、节水环保地生产牧草的目的。生产试验结果表明,设施设备能够满足高寒地区牧草工厂化生产的需要,玉米生产的最佳播种量为450 g/盘,经过9 d生产周期后可收获1 891.5 g新鲜玉米饲草,按此产能每年收获36茬牧草计算,在此集装箱式车间内每年可生产优质新鲜牧草16.33 t。     

大尺寸玻璃钢仔猪电热板的设计及其应用效果（简报）

为了克服传统仔猪电热板的缺点,该研究设计了两种新型仔猪电热板,并对其在生产中的使用效果进行了研究。新型仔猪电热板的大小为600 mm×800 mm,厚度为30 mm,主体结构材料采用玻璃钢,新型仔猪电热板Ⅰ的发热体采用额定功率为80W的电热膜,新型仔猪电热板Ⅱ的发热体则采用额定功率为90 W电热线,调功开关采用电位器开关。在实验室确定两种新型仔猪电热板的预热时间和功率的使用范围后,进行养猪生产现场的初步测试。结果表明：两种新型仔猪电热板都表现出功率调节能力较强的优点,能减轻普通仔猪电热板对仔猪造成的温热不适,改善了仔猪的福利状况,新型仔猪电热板Ⅰ组、新型仔猪电热板Ⅱ组、普通仔猪电热板组和250 W红外线灯组的仔猪的育成率分别为98.53%,95.71%,92.65%和84.29%;仔猪下痢死亡率分别为1.47%,2.86%,5.88%和12.86%。     

连续式秸秆捆烧锅炉设计与供暖工程减排潜力分析

针对连续式捆烧设备在连续进料过程中,秸秆捆连续稳定燃烧性能差、挥发分气体燃烧不充分、秸秆捆难燃尽,而导致热效率低、排放高的问题,该研究基于分级燃烧原理与秸秆捆燃烧特性,在设计计算过程中,对燃烧、换热、配风系统等较为重要设计参数给出了合理的参考值,并通过烟气预热干燥秸秆捆、增加挥发分二次燃尽的三级风、往复炉排增加捆间间隙等方式提高秸秆捆的燃烧性能。设备试制后,利用玉米秸秆捆为燃料开展了热工与排放性能试验。试验结果表明,连续式秸秆捆烧锅炉的平均热效率为80.37%,颗粒物、NOx、SO2平均排放质量浓度分别为48、197、7 mg/m3,环保与能效指标均符合设计要求与国家标准。并对建立的采暖示范工程进行排放、污染物等测算,结果表明采用秸秆捆烧供暖单位面积可减少标煤使用量23.1 kg/m2,CO2当量排放量58 kg/m2。该研究能为秸秆能源化利用与北方清洁区域供暖提供技术支撑,助力农业农村领域碳达峰、碳中和的目标实现。     

南方双层塑料大棚智能增温器的研制及试验

为了提高大棚农业生产中的冻害防御能力,该文研制了用于南方塑料大棚冻害防御的温室大棚智能增温器,并实际试验了该增温器的使用效果和使用成本。该增温器以酒精作为燃料,以置于温室大棚内关键位置的温度传感器作为启动和关闭的信号源,能够根据棚内实际温度变化进行精确加温。在试验棚（增温器加热,长度和跨度为8 m×40 m的双层塑料大棚）和对照棚（不加热,长度和跨度为8 m×40 m的双层塑料大棚）进行了连续12 d的对比试验。试验表明,在夜间试验棚的温度比对照棚高2～3℃,维持此状态6 h所需要耗费的成本仅为30元左右。该增温器具有操作方便、费用较低、增温快速、使用环保的特点,为设施农业生产提供了一个高效的冻害防御工具。     

秸秆压块燃料炉设计与试验

农村地区采用秸秆压块燃料供暖可有效降低温室气体和大气污染物的排放。针对秸秆压块燃料炉存在自动化程度低、低效、高排放等问题,该研究基于秸秆压块燃料燃烧特性,设计了一台具有自动供料装置的秸秆压块燃料炉,采用分区燃烧、鼓风与引风耦合配风等方式,提高燃烧性能。对秸秆压块燃料炉进行性能测试,试验结果表明：通过自动供料机可以实现连续10 h小流量输送燃料,燃料输送量为2.57～4.12 kg/h;其额定热功率8 kW,热效率71.20%,耗电量3.83 (kW·h)/d;最佳燃烧工况下,粉尘、CO、NOx排放量分别为35.78 mg/m3、0.104 %、191.1 mg/m3,符合国家标准的排放限值。对燃料炉的测试与评价验证了锅炉结构合理,可为后续高自动化秸秆压块燃料炉的研发提供参考依据。     

沥青混合料搅拌加热滚筒设计及加热效率模拟与验证

针对国内沥青路面养护车加热装置效率不高、辐射过大等问题,为了提高沥青路面养护时沥青混合料加热质量和加热效率,设计了带搅拌功能的沥青混合料加热滚筒,对滚筒进行了结构与保温层参数计算,给出了设计计算方法。利用Fluent仿真软件,采用标准k-ε双方程模型和传热模型对沥青混合料的加热过程进行数值模拟。通过数值模拟分析,建立沥青混合料的流动及加热三维分析模型,进行了仿真分析与试验验证。结果表明:所设计的沥青混合料加热搅拌滚筒具有较好的加热效率与加热均匀性。与传统的导热油加热方式相比,可将加热时间由8 h缩短至35 min左右,大幅提高了加热滚筒的加热效率;通过对滚筒叶片参数的耦合仿真分析,发现当叶片螺旋角为68°、叶片高度为300 mm时沥青混合料加热效率最高,为沥青混合料加热滚筒的设计、温度场分析提供参考。     

生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验

固体热载体加热生物质是生物质热解制取生物油的工艺手段之一。为解决固体热载体间接加热方式升温慢、效率低问题,设计了一种流化床生物质燃烧的热烟气直接加热固体热载体装置,分析了其结构与原理,开展了固体热载体升温性能和流化床燃烧器的燃烧特性试验研究,并对试验结果进行了热平衡分析。结果表明:流化床高温烟气加热陶瓷球热载体的平均热能利用率为66.3%,流化床燃烧生物质粉产生的高温烟气能够满足热载体加热装置对热源的需求,热载体加热器内的热量传递方式主要是对流换热。陶瓷球热载体与加热器内高温烟气的对流传热系数为475 W/(m~2·℃)。研究对结果对解决生物质热解液化技术中的固体热载体加热升温关键问题具有重要指导意义。     

微型冷库复合加热循环除霜系统的研制与试验

针对冷冻冷藏库传统除霜方法高能耗、冷库温湿度波动大等缺陷,通过设计系统除霜结构,完善控制策略,研发了一种智能除霜方法。复合加热循环除霜采用时间—压差联合智能控制策略界定最佳除霜点,配备排管辅助制冷技术,基于欧姆龙PLC高精度控制系统使各设备协同完成除霜过程。对复合加热循环除霜系统进行试验研究,对比分析不同除霜方法的工作性能及能耗情况。结果显示:相比于传统电加热除霜,复合加热循环除霜过程冷库温度波动减小3.8℃,相对湿度波动降低21.1百分点,除霜时间缩短14 min,系统除霜节能率达34.5%。     

基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验

针对现有射频干燥系统存在装料量大时射频加热不均匀、干燥过程无法实时称重等问题,该文设计了一种热风对流加热装置、装料装置和称量装置。热风对流加热装置主要由热源供给系统、风温风速控制系统和气流分配室组成;装料装置由特制的多层料盘组成;称量装置由称量传感器、称量托盘和支柱等组成。采用计算流体力学软件对气流分配室进行模拟,结果显示改变气流分配室为喇叭口形状及增加分流圆柱体后,条形出风口处风速均匀性提高,其速度偏差比从31%降为10.5%,速度不均匀系数从19%降为7.6%。以玉米种子为例进行了优化后的性能验证试验,结果表明:热风对流加热装置可以提供均匀的温度和风速;自动称量装置能够实时监测物料的质量,其最大量程为24 kg,分层后的薄层物料最大处理量为18 kg,偏差范围为1~5 g;在热风和射频合适的匹配参数下,采用射频干燥结合热风对流技术,以及分层装料的方法,可解决射频干燥大装载量玉米种子产生的热偏移问题和边角效应问题,进而提高射频加热均匀性。该研究避免了干燥过程中外界温湿度的影响,减少了10%的干燥时间,为改善射频加热均匀性提供了参考。