反冲射流混合搅拌装置研究

发酵料液混合搅拌装置主要应用于厌氧发酵领域,在搅拌轴的上端部和下端部分别安装反冲射流管和搅拌桨,利用料液孔口出流反冲作用原理,将流体搅拌与机械搅拌相结合,既降低了能耗、提高了有机物有效转化率,又能满足厌氧消化稳定进行的要求.为此,介绍了这种搅拌装置的结构和作用原理,并做了相关参数的理论分析.     

沼液自动反冲深层过滤装置的研制

针对沼液灌溉过程中易发生管道堵塞的问题,笔者团队研制了自动反冲深层过滤装置。该装置采用五层骨料综合过滤,不仅能够有效滤出沼液中的固体杂质和悬浮物,还具备自动反冲自清洁功能,可有效提高沼液灌溉效率,延长灌溉设备的使用寿命。     

射流式水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草作业劳动强度大、株间除草率低、易损伤秧苗等问题,提出一种水射流除草方法,以此设计了一种射流式株间除草装置。首先通过理论分析与参数计算确定了射流倾角为31°,喷嘴直径为0.004mm,运用动量守恒定理、粘性流体力学和土力学原理进行分析,建立了喷嘴临界破土压力模型,得出喷嘴临界破土压力为0.53MPa。进行水稻根系抗冲断极限水压试验,确定了喷嘴出口压力上限为1.5MPa。进行台架试验,选取装置前进速度和喷嘴出口压力为试验因素,以除草率为试验指标,采用二次正交旋转组合设计,建立了试验指标与影响因素回归模型。运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明,当装置前进速度为0.3m/s,压力为1.5MPa时,除草率为90.62%。满足水田机械除草作业农艺和技术要求。     

射流式增氧机创新设计及试验研究

为进一步提升射流式增氧机的动力效率和实践效果,创新设计了新型射流增氧机。为研究在一定工况下该新型增氧机射流器各结构参数与理论动力效率的关系,确定设计指标为理论增氧动力效率Ep,选取与该指标相关的影响因素确定该因素的取值范围进行正交试验。结果表明:各结构参数对增氧动力效率Ep影响程度为喉管-喷嘴面积比影响程度最大,其它4个因素影响相对较小。综合试验结果来看:其参数影响程度的主次顺序也非常明显;研究获取最佳参数组合为m=2.56、n=11.56、k=4、α=40°和β=40°;喉管-喷嘴面积比与吸气室-喷嘴面积比之间交互作用较显著,其显著性程度低于两者各自作用的水平,高于喉管长径比、分流锥头锥角、喉管-支管夹角的独立作用水平。     

射流式自吸离心泵的试验研究

论述了射流式自吸离心泵的结构及工作原理，在压水室内的第六断面处设有回流孔、碟阀，射流器系统与吸入口形成液体自循环。泵运转时，不仅可以完成自吸过程，而且可以将自循环射流器上的阀门关闭，射流器同时停止工作，因此：泵的效率提高了3～5%%以上。给出了系列射流式离心泵的性能试验结果；效率比国家标准规定效率提高5.3～8.9%，自吸时间比标准的规定值缩短5～53s，重量比原传统自吸离心泵平均减轻15.8%，该系列射流式自吸离心泵的研究是成功的。     

新型离心泵射流式自吸装置及试验

离心泵自吸装置具有较广泛的用途。研究了一种自吸快、对泵外特性影响小的新型射流式自吸装置。该自吸装置能够与普通离心泵直接、快速、方便地组成一体。它的工作原理是在普通自吸罐的基础上集成一套循环射流系统,用来加快离心泵自吸过程中进口气液混合速度和出口气液分离速度,以达到快速排除离心泵吸入段空气的目的。对自吸装置分别做了自吸时间等性能试验。试验结果表明,射流式自吸装置可以显著地缩短自吸时间,自吸时间最短仅为11 s;装置与离心泵连接后对泵的外特性影响较小,在设计点时泵效率仅降低1.83%。     

射流式喷头水量分布动态仿真及试验

【目的】研究工作压力,喷头组合间距、组合斱式和旋转速度对射流式喷头及多喷头组合喷灌均匀性系数(CU)和分布均匀系数(DU)的影响。【斱法】采用不同工作条件下单喷头和多喷头组合喷灌水量分布的动态仿真代码,对射流式喷头开展了水力性能试验;研究了射流式喷头在不同工作压力及安装高度条件下对喷灌强度、水量分布的影响;建立了水量峰值强度与工作压力的回归关系式;模拟了单喷头在正斱形和三角形组合喷灌下的空间水量分布。【结果】喷头在1.5 m安装高度、100~300 kPa压力条件下,水量峰值集中在5 mm/h附近,标准偏差(STD)为0.23。喷头在100 kPa工作压力,安装高度为1.1、1.3 m的水量峰值强度分别可高达8.9、10.5mm/h。不同工作压力下的单喷头喷灌的DU和CU标准偏差分别为15.5%、9.3%,且DU对压力的变化相对更为敏感。【结论】在实际喷灌工程中正斱形组合喷灌的间距应小于8m,三角形组合喷头之间的间距应布置在8m附近,此时的喷灌均匀度最高,单个喷灌设备覆盖范围最广,成本最低。     

单跨圆形喷灌机反冲式水马达动力与水力特性研究

在下注水反冲式水马达装置满足整机喷洒均匀性和塔架车田间通过能力的前提下,对其动力性能和水力性能进行了研究。建立了单跨水动圆形喷灌机反冲式水马达驱动力矩、转速和工作流量的计算模型,分析了影响水马达驱动扭矩和转速的因素。研究结果表明:通过改变水马达工作压力调控转速实现所需灌水深度的方法比增大喷嘴直径来增加水马达工作流量和加长旋转臂长度更有效、操作性更强;水马达结构及水力设计必须与整机通过性能和喷洒均匀性优化组合,才能满足整机通过性能要求,并使整机喷洒均匀系数符合农业灌溉要求。     

旋转式射流喷头设计与性能正交试验

提出了一种旋转式射流喷头.选用五因素四水平表,通过正交试验得出影响喷头工作性能的结构参数依次为盖板出口直径、直线段长度、导流段长度、位差、作用区长度、导管长度.分析了各结构参数值对雨量分布、射程和旋转速度的影响,得出10型喷头结构参数最佳组合为:盖板出口直径6.2 mm.直线段长度6 mm.导流段长度31 mm,位差2.6 mm,作用区长度22 mm,导管长度20 mm.利用部分追加法追加盖板出口直径试验点.得出5.2 mm是出口直径的下限,7.2 mm是出口直径的上限,最佳出口直径为6.2 mm.     

射流泵装置性能的分析与计算

对射流泵装置进行了研究，分析了前人成果中的不足，推导了装置的性能系数和装置求解的约束条件，并给出了装置工作点参数的求解步骤。     

全射流喷头射程与喷洒均匀性影响因素分析与试验

对影响全射流喷头射程的因素(包括喷头工作压力、仰角、过流面积、喷头转速、步进频率、导管长度、信号嘴插拔深度等)分别进行了分析,探讨了各因素对射程影响规律,其中喷头工作压力、过流面积与喷头的射程成正比关系;喷头转速、步进频率与射程成反比关系;导管长度与信号嘴插拔深度对射程影响较小,主要改变步进频率和喷洒均匀性.对喷头工作压力、仰角、过流面积、导管长度和插拔深度5个因素进行正交试验,采用综合评分法对试验结果进行分析,并得到影响全射流喷头射程与喷洒均匀性的因素主次顺序为喷头工作压力、仰角、过流面积、信号嘴插拔深度、导管长度.     

射流式自吸喷灌泵结构及设计方法

讨论了自吸喷灌泵的结构特点，指出一般自吸喷灌泵在自吸性能和结构上的不足。介绍在一般自吸喷灌泵的叶轮进口处附加一个射流装置，运行时有压流体通过喷嘴射出，在喷嘴处由于射流边界层的紊动扩散作用，增加喷嘴周围的液体流速，在叶轮进口处形成一定的真空度，实现泵的抽吸，提高了泵的自吸性能，减少了自吸时间，本文在理论分析与试验研究的基础上给出了设计方法。该泵以柴（汽）油机为动力，结构简单，易于加工制造，质量较轻，便于偏远、缺电地区的农田、果园等喷灌作业。     

圆形出口全射流喷头盖板结构优化与喷洒均匀性试验

为了探索全射流喷头均匀系数(CU)与分布系数(DU)之间的关系,选择圆形出口盖板的全射流喷头作为研究对象,设计了5个盖板出口直径,得出直径小于5.0 mm或大于7.0 mm时喷头不能工作。在工作压力为200、250和300 kPa下测量出喷头盖板直径为5.5、6.0和6.5 mm时的径向水量分布。布置方式选取为正方形,组合间距选取为7～15 m,采用三次样条插值法对组合CU和DU进行了仿真计算。结果表明:圆形出口盖板随着工作压力的增大,距喷头近处的水量增加,盖板出口的最优直径为6.0 mm。工作压力对组合CU和DU的影响并不明显;CU随组合间距的增加变化趋势是先相对平稳后急剧下降;DU随组合间距的增加经历了下降、增加和再下降的3个过程。通过对上述结果进行回归分析,初步提出了全射流喷头CU与DU之间的近似计算公式,为其在工程应用中提供理论基础。     

大射程全射流微喷头设计与性能试验

利用射流附壁原理,设计一种大射程的全射流微喷头.分析了全射流微喷头旋转驱动力与射流元件作用区结构尺寸的关系,得到两种驱动力的计算公式.通过正交试验得到了最优转速、最远射程时的作用区位差、作用区长度和盖板位差的尺寸组合.对最优结构样机进行了水力性能测试,测试结果与正交试验结果一致.样机水量分布均匀,射程、水滴直径达到设计要求.     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

50PG-28型射流式自吸喷灌泵的改进与试验

介绍了50PG-28型射流式自吸喷灌泵的工作原理,分析了该泵自吸性能不足的原因,通过理论分析和试验研究,提出了一种新型的泵腔结构形式：在正导叶的基础上增设反导叶,新的泵腔结构改变了流体方向,减少了流体对泵壳的冲击损失,并可以有效地消除泵腔的速度环量,使气水分离速度加快,泵的自吸性能得到提高．设计了7个喷嘴并进行了自吸性能试验,找出了与泵匹配的最佳喷嘴设计方案,对泵做了全性能试验．试验结果表明,自吸时间比机械行业标准的规定值缩短了42s,泵的效率比国家标准的规定值提高了11．1％,重量比传统自吸喷灌泵减轻了20％．新型泵腔结构形式比原泵腔结构形式在水力性能及自吸性能方面均有所提高.     

全圆旋转射流喷头设计与水力性能试验

为了提高农业节水灌溉效率,提出了一种全圆旋转射流喷头。确定了喷头的CFD数值模拟方法,选取深宽比、位差比、劈距比、侧壁倾角作为试验因素,以射流附壁切换频率和流量振幅为指标,通过正交试验得到了喷头内流道的优化结构。通过高速摄影技术对喷头的射流附壁切换频率进行测定,同时监测喷头的进口流量,结果表明,模拟所得的流量压力关系与试验结果基本一致,相对误差范围为2. 1%～4. 0%,射流附壁切换频率随进口压力的变化趋势基本相同,相对误差范围为7. 7%～22. 2%。当进口压力为0. 15、0. 20、0. 25 MPa时,分别研究了PY210A型摇臂式喷头和射流喷头的水力性能,其中射流喷头的流量较小(1. 19～1. 53 m3/h)、射程较远(13. 0～15. 7 m)、平均喷灌强度较小(2. 85～3. 63 mm/h),转动周期较短(81～105 s),摇臂式喷头的喷洒水量呈马鞍形分布,射程近处和远处的喷洒水量相对较大,射流喷头的喷洒水量呈三角形分布,喷洒水量随射程增加而减小。     

喷杆喷雾机射流混药装置试验研究

根据喷杆喷雾机喷雾系统设计了射流混药装置,并对射流混药装置进行了在线混药试验研究。测量两种不同参数的射流混药装置应用于不同的喷雾系统的工作参数和工作状态,结果显示,射流混药装置与喷雾系统存在参数匹配。若匹配不当,射流混药装置出现回流无法实现在线混药。射流混药装置的结构参数与喷雾系统共同决定射流混药装置的工作状态,喷杆喷雾机射流混药装置的结构设计应考虑喷雾系统的流量特性。     

射流混药装置变工况流场特性试验与数值分析

为了解射流混药器在变工况条件下的流场特性,采用CFD数值分析和试验方法对其射流流场进行了分析。研究结果显示数值模型可以较准确地预测混药比随出口静压的变化,混药比随出口静压的增大而线性降低。通过分析变工况条件下的装置内流场可知,沿路径a-d-e方向的静压最低点位于靠近点d前端的混药室流域,流体静压在喷嘴内部迅速降低,在混药管内则呈上升趋势。在喷嘴射流影响下,靠近射流核心区的路径c-d段出现了局部旋涡。根据无量纲性能曲线分析结果可知,混药装置的压力比与混药比之间呈线性递减的关系,数值分析结果显示压力比预测误差最大值为6%,当扩散管出口静压大于0.45 MPa时,装置内出现药液回流现象,并失去在线混合的功能。     

新型射流式喷灌自吸泵的水力设计与对比试验研究

通过分析50PC-28自吸泵结构和自吸性能的不足,对自吸泵的压水室进行了改进:由正导叶式环形流道改进为由正反导叶组合式流道,使气水分离更加充分,达到提高自吸性能的目的.采用加大流量设计法对新型射流式喷灌自吸泵的叶轮、压水室进行了水力设计.并通过更换不同喷嘴直径进行了自吸性能的对比试验,其中4号喷嘴在5 m时自吸时间为58 s,自吸性能最优.泵的试验结果表明,泵的效率为67.12%,效率高,高效区范围宽,性能曲线平坦.