两步发酵自动循环太阳能增温沼气池

1．构造 两步发酵自动循环太阳能增温沼气池由发酵间、水压间、酸化池、出料搅拌器等部分构成，该池型根据沼气发酵分步理论．将沼气发酵原料的水解产酸和产甲烷分别在不同的池子内完成，实现了粪草分离、连续循环运转的两步发酵自动高效运行状态。并增加料液自动循环搅拌装置、太阳能增温装置和出料装置，达到提高产气量、出料轻松，管理方便的目的。     

生活垃圾有机肥制造设备的设计与试验

为实现对生活垃圾进行资源化处理与合理利用,研制了适用于小区的生活垃圾有机肥制造设备。设备由控制系统、机架、反应室和推进式搅拌装置组成。将生活垃圾与微生物菌剂等辅料投入进料口,搅拌装置搅拌、混合,由通风系统保持好氧条件,并自动保持微生物的适宜环境温度,以提升转化速率,处理完成后的物料由推进式搅拌器自动排出。主要对设备的反应室、推进式搅拌装置进行了结构设计,反应室容量250L,基于单片机的控制系统,实现对温度、搅拌和通风率参数自动控制。将餐厨垃圾、木屑、EM菌、熟石灰按质量比19∶2∶2∶1混合,初始含水率为49.5%,投入设备,进行了5 d的制肥试验,启动初期加热到80℃以上,维持12 h后控制在55℃,通风率为每千克有机质0.3L/min。试验结果表明,制肥设备对通风率、温度参数的自动控制较稳定,堆体第5天含水率46.9%,pH值5.94,挥发性固体相对降解率达52.1%。     

搅拌铸造SiCp/2024复合材料的研究

利用工程计算ANSYS有限元软件对搅拌坩埚内流场进行了数值模拟,分析了搅拌器结构对熔体流场的影响,模拟结果表明,多级搅拌器有助于搅拌混合过程.对搅拌制备工艺参数对颗粒分布状态的影响规律进行了系统的研究,并确定了最佳工艺参数.力学测试结果表明,与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了材料的抗拉强度和硬度,延伸率略有下降.拉伸断口观察表明,铸态SiCp/2024复合材料主要断裂方式为SiC颗粒断裂和界面脱粘.     

浮顶罐搅拌器转速对原油加热效率的影响

采用旋转喷射搅拌器对浮顶罐内正在加热的原油进行搅拌可以增强换热,使罐内油品的温度更为均匀.为了研究旋转喷射搅拌器转速对原油加热效率的影响,基于对浮顶罐加热时换热过程的分析,建立了 10 000m3浮顶罐的三维数值模型,模拟了不同搅拌转速工况下的原油加热过程.结果表明:在旋转喷射搅拌器的搅拌作用下,浮顶罐内原油温升速率相...     

不同喷嘴结构油罐旋转喷射搅拌器数值模拟

原油罐清罐和油品调和时会应用油罐旋转喷射搅拌器,为了研究旋转喷射搅拌器喷嘴结构对搅拌效果的影响,对平喷嘴、拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴进行了对比,使用ANSYS15.0实现直径16 m油罐的喷射搅拌全流场数值模拟,并以密度的标准差作为评价搅拌效果好坏的量化参考。在仿真计算的设置中,为了实现对喷嘴旋转的模拟,采用了滑移网格;黏性模型选择湍流的标准k-e模型;多相流模型选择混合模型。数值分析结果表明:出入口流速相等的情况下拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴中的流速高于平喷嘴中的流速;在油罐旋转喷射搅伴器的搅拌作用下,密度标准差随时间推移逐渐减小;搅伴器配置拉法尔喷嘴和文丘里喷嘴后相比于平喷嘴搅拌效果更好,尤其是在搅拌20~30 min内,后者与前两者的差距最为明显。据此使用油罐旋转喷射搅拌器时,推荐配置拉法尔喷嘴或文丘里喷嘴。     

小型堆肥箱用于餐厨垃圾连续堆肥的性能试验

设计了一种小型餐厨垃圾堆肥箱.堆肥箱由自控系统、反应室和通风搅拌装置组成.反应室容积43 L,自控系统可实现对温度、搅拌和通风的自动控制.将餐厨垃圾与辅料投入反应室,搅拌装置进行搅拌、混合,由通风系统保持好氧条件,控温系统控制反应室温度,制作堆肥肥堆.对堆肥箱进行性能测试,初始投料30 kg,温度控制在40℃,含水率调...     

微耕机土壤耕作部件田间测试平台的研制

针对室内土槽试验难以真实模拟田间试验的工作状况,在SR1Z–135型多功能微耕机的基础上,研制了微耕机土壤耕作部件田间测试平台。该平台由传动系统、测试系统、试验系统和行走系统组成,可在田间实际工况下对旋耕刀、深耕刀、防缠刀和起垄器进行性能测试,并实时显示和处理这些待测部件的转速、转矩及功率信息。田间验证试验结果表明:微耕机旋耕刀组平均转速为47 r/min时,平均转矩为226 N·m,平均功率为1.114 kW;微耕机旋耕刀组平均转速为100 r/min时,平均转矩为238 N·m,平均功率为2.568 kW,与室内土槽试验获得的旋耕刀组的基础数据基本一致。测试平台运转顺畅,行驶平稳,耕深稳定。     

通风速率对异位发酵床处理肉鸭粪污的效果研究

为探究不同通风速率对异位发酵床处理肉鸭粪污的效果,以锯末和稻壳按6∶4体积比配制发酵初始垫料,设置3个处理(A1、A2、A3),通风速率分别为0.02、0.05、0.10 m3· min-1 ·m-3,通过每日定量向异位发酵装置中投加肉鸭粪污,监测38 d发酵过程中垫料的理化指标以及腐熟状况.结果 表明,3种通风速率下...     

山地果园运输机液压驱动系统设计

针对传统果园运输机传动系统需电网覆盖和实现无级变速结构复杂等问题,设计可快速换向,无级调速,瞬间制动,更大动力的果园运输机液压驱动系统.采用流体传动法在分析果园运输机传动系统工作原理的基础上,建立了由变量泵供油,三位四通换向阀控制运输车换向、电液比例调速阀调节运输车运行速度和蜗轮蜗杆反向自锁与溢流桥配合实现马达制动的果园运输机液压系统.通过工况分析和理论计算,对果园运输机液压系统主要元件进行选型,确定液压马达排量为42mL·r-1,液压泵流量为44L·min-1.通过对液压系统的性能验算,可知液压系统的压力损失为0.41 MPa,满足设计要求.并利用AMESim仿真软件,搭建运输车液压系统仿真模型,合理设置主要元件参数,并对系统性能进行仿真分析,仿真结果表明:该液压系统能够模拟果园运输车不同负载状态时上行、停止和下行的实际运行过程,验证了液压系统的可行性,得出运输车速度受负载影响较小,液压马达输出扭矩为66 N·m与理论计算值63N·m大小基本相符,拖车以0.71 m·s-1速度匀速运动,达到预期以0.7m·s-1设计要求,满足运输机对动力和运输速度要求.为山地果园液压驱动轨道运输机的研制提供理参考,有助于果园运输机的可靠性测试.     

气固两相流管道流动阻力特性数值模拟

为掌握气固两相流的流动阻力特性,利用计算流体动力学软件CFX,对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟。采用欧拉一拉格朗日法选择数值模拟计算模型,根据模拟对象工况,确定软件模拟条件。通过模拟,对管道系统的特性、操作条件、物料和气体的性质等影响气固两相管流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到了气固两相管流的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积量分布规律,并确定了在特定条件下能耗最小的经济流速。研究成果可为气固两相流的工程设计和理论研究提供参考。（图18,表2,参10）。     

有机负荷对餐厨垃圾单相厌氧发酵的影响

[目的]为实现餐厨垃圾资源化利用提供依据。[方法]在中试规模条件下,以餐厨垃圾为底物,研究有机负荷对餐厨垃圾单相厌氧发酵的影响。[结果]低有机负荷[0.75~1.25 g/（L.d）]时,发酵过程的pH、氨氮、可溶性化学需氧量SCOD维持相对稳定,提高有机负荷有利于提高沼气产量和产率,而当有机负荷达到一定高度[1.50 g/（L.d）]时,发酵过程的pH下降,氨氮和SCOD含量上升,说明单相厌氧发酵工艺对餐厨垃圾的处理能力较低。餐厨垃圾中的氮含量高,发酵前应调节碳氮比。沼气中甲烷浓度都在50%~75%,不受有机负荷影响。[结论]低有机负荷[0.75~1.25 g/（L.d）]有利于餐厨垃圾单相厌氧发酵。     

黑水虻生物转化餐厨垃圾有机肥离散元模型参数标定

在采用离散元法对黑水虻生物转化餐厨垃圾有机肥收集、转运等关键环节进行仿真分析时，存在餐厨垃圾有机肥的本征参数及餐厨垃圾有机肥与装备之间接触参数缺乏的问题。以含水率为37.5%的黑水虻生物转化餐厨垃圾有机肥为研究对象，利用EDEM 2020软件对其离散元仿真模型参数进行标定。通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken试验获得各参数的最优组合为：泊松比0.2、剪切模量7 MPa、密度2 000 kg·m^-3、有机肥-有机肥碰撞恢复系数0.46、有机肥-有机肥静摩擦系数0.8、有机肥-有机肥滚动摩擦系数0.15、有机肥-钢碰撞恢复系数0.51、有机肥-钢静摩擦系数0.65、有机肥-钢滚动摩擦系数0.09、JKR表面能为0.1 J·m^-2，在该参数组合下的仿真试验结果与物理试验结果的相对误差为3.63%（P>0.05），证明数据可靠。该研究结果表明，餐厨垃圾有机肥离散元模型和标定后得到的参数具有可靠性，可为黑水虻生物转化餐厨垃圾有机肥在机械收集、输送、分离等方面的离散元研究提供参考。     

车载便携式农家肥捡拾装置设计与试验研究

针对农村畜禽养殖造成的环境污染问题,设计一种可快速拆装车载式农家肥捡拾装置,对其核心部件集送搅龙作机理分析与参数优化。通过分析装置使用环境特点及技术要求,综合物料受力及运动分析确定基础参数及结构,使用CATIA(Computer aided three-dimensional interactive application)作三维模型及数字样机构建;以搅龙螺旋直径、收集搅龙螺距以及搅龙主轴转速为变量,输送量与功耗为响应指标,作二次正交旋转组合EDEM(Engineering discrete element method)虚拟仿真试验。针对5 t·h~(-1)设计指标,理论分析与仿真获得搅龙参数组合为:搅龙螺旋直径200 mm、提升搅龙螺距160 mm、收集搅龙螺距120 mm、搅龙主轴转速107 r·min~(-1),功耗1.118k W。样机试验结果表明,分段式集送搅龙总体技术方案以及快速拆装形式可满足农家肥捡拾需求,具有良好使用环境适应性,研究为搅龙机构拓展应用提供借鉴与参考。     

叠片式啮合圆弧齿轮排肥器设计与仿真试验

为达到稳定排肥、排肥流量可调控的目的,设计了改善排肥流量均匀性的叠片式啮合圆弧齿轮排肥器。通过对排肥器结构设计与理论分析确定影响叠片式啮合圆弧齿轮排肥器排肥量的主要因素为排肥器工作槽长与排肥轮转速。设计仿真试验研究排肥器排肥量随影响因素变化规律,对结果进行台架试验验证。结果表明：选取排肥量变化曲线拟合斜率表征排肥流量,发现排肥流量可调控且与工作槽段长度、排肥轮转速存在线性关系,线性拟合结果显示校正决定系数分别为0994、0990;试验值与仿真值相对误差值较小,仿真试验结果可靠;与外槽轮式排肥器相比变异系数平均减小65%,排肥流量均匀性有了较大的提高。该结果对排肥器的创新设计与理论研究提供了参考。     

枯草芽孢杆菌B_2发酵工艺及其质量检测方法研究

研究了枯草芽孢杆菌B2从种子发酵液到发酵罐的放大培养,通过正交优化试验筛选枯草芽孢杆菌B2发酵的优化组合、种子罐和发酵罐的发酵时间及发酵液的质量检测方法.结果表明:枯草芽孢杆菌B2的最佳发酵组合为接种量10%,pH 7.5,通气量1 000 L.h-1,转速200 r.min-1;种子罐的发酵时间为20 h;发酵罐最适放罐时间为36 h.发酵液质量检测以活菌量为主要指标,辅助比浊法检测.     

莲藕施肥机无轴双螺旋供肥装置性能分析与试验

针对藕田施肥过程中存在的劳动强度高、施肥稳定性及均匀性较低的问题,设计了一种水力喷射式莲藕施肥机,其主要分为供肥装置和水肥混合装置,主要对无轴双螺旋供肥装置进行了设计与分析。通过理论分析确定影响供肥性能参数主要为螺旋转速、直径和导程,结合藕田施肥农艺要求确定上述3项参数的取值范围。利用EDEM对无轴双螺旋供肥性能进行离散元仿真分析,以供肥量均值和供肥量稳定性变异系数为评价指标分别进行单因素试验和回归正交旋转组合试验。单因素试验结果表明：供肥量均值随着螺旋转速、直径和导程的增大而增大,并且具有良好的线性关系,因此可通过调节供肥螺旋转速、直径和导程来改变供肥量均值;供肥量稳定性变异系数随着螺旋转速和导程的增大呈现先降低后升高的趋势,而随着直径的增大而减小。运用Design-Expert软件对回归正交旋转组合试验结果进行分析优化,分别开展仿真试验和台架试验对优化后的参数进行验证。结果表明,当螺旋转速为160 r·min^-1,螺旋直径为78 mm,螺旋导程为53 mm时,仿真结果供肥量均值为329.43 g·s^-1,供肥量稳定性变异系数为1.43%,...     

白萝卜种子颗粒模型离散元接触参数标定与试验

在利用EDEM与FLUENT耦合模拟白萝卜排种器排种过程时,白萝卜种子颗粒参数设置以及模型的选择直接影响仿真结果的可靠性。结合白萝卜种子真实颗粒和仿真堆积试验,标定了不同填充球颗粒半径白萝卜种子模型的2个主要接触参数：白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数和白萝卜种子间静摩擦系数。采用自动填充方式创建了不同填充球颗粒半径白萝卜种子的离散元模型。利用Plackett-Burman试验对物料特性影响参数进行分析,发现白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数、白萝卜种间静摩擦系数对堆积角的影响极显著。结合台架与仿真堆积试验,建立了2个主要接触参数与堆积角的二元回归模型,以白萝卜种子实际堆积角为目标对参数进行寻优,得到不同填充球颗粒半径白萝卜种子模型的白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数和白萝卜种子间静摩擦系数。结合堆积角相对误差率与仿真时间分析最佳球颗粒填充半径,当白萝卜种子离散元填充颗粒半径为0.25 mm时,其仿真精度和仿真时间最优。得到的最佳填充球颗粒模型以及标定的接触参数,为白萝卜种子排种器研究提供一定的参考。     

蘑菇栽培废料的厌氧发酵研究

[目的]探讨对蘑菇栽培废料进行厌氧发酵的可行性。[方法]分别以厌氧发酵液和活性污泥为接种物,对香菇栽培废料进行厌氧发酵,研究蘑菇栽培废料的厌氧发酵特性。[结果]整个发酵过程中,蘑菇栽培废料没有出现结壳现象。以活性污泥为接种物的产气量比以发酵液为接种物的多,且整个发酵过程稳定。当活性污泥为接种物时,日产气量随原料量的增加而增加。当原料浓度为12%时,在反应第10天产气量开始骤减,溶液呈酸性。当浓度超过15%时,反应液严重酸化,可引起后继反应终止。蘑菇栽培废料作为厌氧发酵原料的最佳进料浓度为8%~10%。[结论]使用活性污泥作为接种物对蘑菇栽培废料的厌氧发酵过程的稳定性具有明显促进作用。     

城市果蔬垃圾处理现状及再利用对策

介绍了果蔬垃圾的特性,阐述了城市果蔬垃圾的处理方式,包括焚烧、好氧堆肥、卫生填埋、厌氧消化、固体发酵、生产饲料蛋白。鉴于几种果蔬垃圾处理方式的优点和不足,单一的堆肥化处理、厌氧发酵或固体发酵生产饲料蛋白处理不符合城市果蔬垃圾处理需要的现实情况,设计了一套以厌氧发酵、好氧堆肥和固体发酵生产饲料蛋白技术处理果蔬垃圾系统,该系统在实际使用过程中对果蔬垃圾减量化等作用显著。