微灌用水动活塞式施肥泵研制

灌溉施肥装置是实现农业灌水施肥自动化不可缺少的设备,施肥装置的研制也一直是灌溉施肥领域的一个热点。该文在综述微灌用施肥装置的类型以及国内外的研发现状基础上,重点介绍了研制开发的水动活塞式施肥泵结构、工作原理,并测定了其工作性能。结果表明:新开发的水动活塞式施肥泵具有启动工作压力低、吸肥效率较高等特点,具有较广阔的推广应用前景。

施肥泵活塞关键结构参数对性能影响的数值模拟

针对现有的活塞式施肥泵存在的性能不高等问题,设计出一种新型射流施肥泵.利用Pro/E软件完成射流施肥泵的造型,运用Fluent软件进行数值模拟.以活塞关键结构参数和射流泵入口压力为因素,以活塞平均运动速度和切换频率为试验指标,对射流施肥泵进行了四因素四水平正交试验设计,得到活塞的平均运动速度和切换频率,通过活塞注肥进程典型时刻的速度云图分析了内部流场分布与活塞动态过程.并应用极差与方差分析法对活塞平均运动速度和切换频率的主要影响因素进行了分析.结果表明:入口压力和活塞冲程对活塞平均运动速度和切换频率的影响均具有统计学意义.利用多元回归方法拟合出活塞平均运动速度、切换频率与结构参数的关系式,关系式具有较高的线性相关性.建立了活塞平均运动速度和切换频率与活塞关键结构参数之间的回归模型,可为射流施肥泵结构设计与量化分析提供参考.

比例施肥泵吸肥活塞结构优化与试验

为了提高比例施肥泵的注肥精度,该研究分析了吸液活塞的工作原理,采用二次回归正交组合试验对关键结构参数进行优化,以吸液活塞下端直径、泄流槽宽度以及泄流槽深度为变量,以注入流量为响应指标,建立多元回归模型,并通过试验进行验证。结果表明:在不同压差和设定肥液注入比例下,比例施肥泵的实际肥液注入比例均低于设定肥液注入比例。压差在0.15 MPa以下时,随着设定肥液注入比例的升高,实际肥液注入比例与设定肥液注入比例的偏差减小,采用较高的设定肥液注入比例有利于提高注肥精度。吸液活塞下端直径、泄流槽宽度、泄流槽深度对注入流量都有显著影响(P<0.01)。注入流量随着吸液活塞下端直径和泄流槽深度的增大而先升高后降低,随泄流槽宽度的增大而增大。对注入流量的影响顺序从大到小依次为泄流槽宽度、泄流槽深度、吸液活塞下端直径。优化后的吸液活塞下端直径为16.6 mm、泄流槽宽度为5.5 mm和泄流槽深度为3.7 mm,工作压差为0.05、0.10和0.15 MPa时的注肥精度分别提高了3.33、1.67和7.29个百分点。研究结果可为比例施肥泵的优化设计及实际应用提供理论支持。

射流施肥泵的数值模拟

针对现有的活塞式施肥泵存在的问题,设计出一种新型射流施肥泵。利用Pro/E软件完成射流施肥泵的造型,运用Fluent软件进行数值模拟。以射流元件关键结构参数为因素,以活塞平均运动速度和切换频率为试验指标,对射流施肥泵进行了正交试验设计,并应用极差与方差分析法对活塞平均运动速度和切换频率的主要影响因素进行了分析。结果表明,喷嘴宽度和深宽比对活塞平均运动速度的影响显著;位差对切换频率的影响显著。通过多元线性回归分析,建立了活塞平均运动速度和切换频率与射流元件关键结构参数之间的回归模型,可为射流施肥泵结构设计与量化分析提供理论依据。

阀门调节式比例施肥泵性能分析与试验

为探明阀门调节式比例施肥泵的工作原理及水力性能,该研究针对施肥泵的结构原理及主要性能参数进行了分析,同时还进行了其水力性能的相关试验。研究结果表明:在进出口压差一定时,随着施肥泵三通阀角度的增大,进口流量先减小后增大,在所有正常工作压力下都呈现同样的趋势。施肥比例与三通阀的水平分流比成正比,且可以实现0.07%到0.35%范围内的连续变化。在正常工况下(进出口压差在0.06~0.18 MPa),三通阀角度为90°时,能量转换效率随着进出口压差的增大而增大;施肥比例稳定度为95.91%,表明施肥泵在不同进出口压差下工作时的施肥比例较为稳定。研究结果可为比例施肥泵的整体设计及优化提供指导。

水压驱动施肥泵的开发研究

为满足当前国内发展高效农业灌溉施肥的需求,开发研究了水压驱动施肥泵。该泵造成的灌溉系统水头损失较小;由于可实现精量喂液,从而保证了灌溉水的肥液浓度保持稳定,施肥质量好。

水动比例施肥泵研究现状及存在的问题

水动比例施肥泵作为一款性能优越的高端施肥设备,在农业水肥一体化灌溉系统中具有较好的应用前景。本文总结了国内外水动比例施肥泵的研究现状,分析了国内产品目前存在的问题,提出了水动比例施肥泵的发展方向,以期为后续研究工作提供参考。

水动式比例施肥泵大田性能影响因素试验研究

水力驱动式比例施肥泵具有运行稳定、精准施肥的优点,在微灌系统中应用广泛。滴灌系统中为了达到设计要求的灌水均匀度,滴灌管入口压力应不低于设计压力,在维持滴灌管入口压力稳定的基础上,结合大田膜下滴灌系统进行了水力驱动式比例施肥泵的性能试验,分析了施肥泵入口流量、吸肥比例、滴灌管入口压力对吸肥量及管道内肥液浓度的影响。结果表明:施肥泵入口流量随着滴灌管入口压力的增大而变大,吸肥比例对入口流量基本没有影响;吸肥比例设定在2%～4%时,实际所需的施肥时间与设定时间相比增加了近1/4,吸肥比例和滴灌管入口压力都较大时易发生堵塞,侧翼迷宫式滴灌管整体稳定性不如内镶贴片式滴灌管;在大田滴灌运行时较大毛管入口压力与较大吸肥比例配合施肥精度较低,不宜采用。

阀门调节式比例施肥泵吸肥部件改进设计及试验研究

阀门调节式比例施肥泵具有价格低廉、可依靠三通阀调节施肥比例、结构较一般施肥泵更简单、零部件更少的优点,但该施肥泵还存在部分结构不合理、应用范围较窄的缺点急需改进。以减少施肥泵零部件、提高其应用范围为目的,对施肥泵的吸肥部件进行了改进设计,并为验证其施肥性能开展了与原产品的比较试验研究。试验结果表明:改进施肥泵较原产品有更大的压差应用范围,在进出口压差为0.04~0.40 MPa范围内可以保持每周期吸肥量的高均匀性,最大施肥比例在进出口压差为0.10~0.40 MPa的范围内稳定在0.62%。表明吸肥部件的改进设计具有可行性和高稳定性,从而扩大了施肥泵的应用范围。研究结果可为比例施肥泵的整体设计及优化提供参考。

压差式和泵吸式施肥装置对棉花产量和氮肥利用率的影响

【目的】研究压差式施肥和泵吸式施肥两种施肥装置对滴灌棉田氮素吸收、棉花产量及氮肥利用率的影响,为新疆干旱区滴灌棉田水肥一体化技术提供理论依据。【方法】设置3个处理:不施氮(N_(0))、压差式施肥装置(N_(300)-压差式)、泵吸式施肥装置(N_(300)-泵吸式),其中氮肥为硫酸铵,用量为300 kg/hm^(2)。【结果】与N 0处理相比,N_(300)-压差式和N_(300)-泵吸式处理显著增加棉花总生物量、氮素吸收量和籽棉产量;与N_(300)-压差式处理相比,N_(300)-泵吸式处理滴头肥液铵态氮浓度分布更加均匀,且N_(300)-泵吸式处理棉花生物量、氮素吸收量、籽棉产量和氮肥利用率显著增加15.94%、31.50%、7.32%和52.98%。【结论】同一施肥量的条件下,泵吸式施肥装置滴头肥液铵态氮浓度随时间变化幅度比压差式施肥装置小,泵吸式施肥装置施肥均匀性优于压差式施肥装置,泵吸式施肥装置较压差式施肥装置促进棉花生长,且显著提高氮素吸收量及籽棉产量和氮肥利用率。

圆形喷灌机泵注式施肥装置设计与田间试验

圆形喷灌机水肥一体化作业时对喷洒肥液均匀性有较高要求,需要采用比例施肥装置,确保注入喷灌机的肥液流量保持恒定。为此设计了基于柱塞式注肥泵的泵注式施肥装置,并以注射喷嘴的孔口直径、安装位置以及注肥泵的电源频率为变量,进行了圆形喷灌机应用泵注式施肥装置的喷灌施肥均匀性试验。结果表明,圆形喷灌机停止状态下,注肥泵电源频率50 Hz运行时,3种注射喷嘴孔口直径和3种安装位置的组合工况下喷灌施肥的均匀系数CU为99.00%~99.65%,变异系数CV为0.46%~1.37%,其中当注射喷嘴孔口直径为2.5 mm、安装在进水管水平段位置的工况时获得的喷灌施肥均匀性最佳。圆形喷灌机行走状态下,测得单列雨量筒喷灌施肥均匀系数C*UH为88.77%~90.66%,表明圆形喷灌机采用泵注式施肥装置能够获得较高的喷灌施肥均匀性。此外,通过对比注肥泵电源频率在50 Hz和46 Hz时的喷灌施肥均匀性,发现喷头喷洒肥液的电导率总平均值与电源频率之间具有显著的正相关性,表明改变注肥泵的电源频率是圆形喷灌机实现高均匀度变量喷灌施肥的一种有效途径。

泵吸式施肥系统水力性能数值模拟与分析

泵吸式施肥是一种直接借助泵前真空吸肥的简易施肥模式,已被广泛应用于小规模微喷田间施肥作业中。由于整个吸肥过程及其影响因素尚未被研究,致使泵吸式施肥系统的科学应用受到限制。建立了泵吸式施肥系统的管路数学模型,分别选取3种规格管径的肥水管和井水管,设定多种组合,模拟液位、管径、水泵动态扬程等因素对施肥系统水力性能的影响,可得出以下结论:肥水管流量受液位影响较大,井水管次之,干管流量基本保持恒定;肥水管管径与井水管管径相差越大,系统的抗干扰能力越强;泵吸施肥管路的水力计算必须要考虑离心泵的水力特性曲线;肥水管管径变化将导致肥水管流量的大幅度变化。

中国水肥一体化施肥设备研究现状与发展趋势

为了促进中国水肥一体化施肥设备的研究开发及推广应用,总结分析了中国水肥一体化施肥设备科研、生产及实际应用中存在的问题,概述了施肥设备的发展现状,重点阐述分析了文丘里施肥器、压差施肥罐、比例施肥泵、柱塞泵及固体肥料溶解施肥装置等常用施肥设备的技术特点、研究进展和存在问题等.在此基础上,基于绿色农业发展理念和农业物联网的发展需要,指出施肥设备的发展亟需结合作物区域种植特点,综合施策,创新发展多种先进施肥装备及技术,建立节水节肥技术综合管理体系,重点研究管路中水肥流动规律、优化设计方法、产品研发与标准化、灌水施肥制度与智能水肥一体化系统,实现施肥设备的多功能、低能耗及精准化、水肥一体化系统的信息化与智能化,切实有效提高水肥利用率.

水肥一体化灌溉设备关键技术研究

以旁路式水肥灌溉设备为研究对象,研究施肥泵选型、水肥混合结构设计等关键技术。根据灌溉泵的运行工况,利用变频器调节施肥泵运行工况,通过试验采集相关数据,对数据进行处理分析,得出吸肥回路正常工作情况下施肥泵运行区间,对施肥泵参数进行合理匹配。通过改变混合结构(缩放、弯头)开展水肥混合效果试验,采用标准差方式进行数据处理,试验结果表明:水肥混合经过的弯头数量越多、混合段通径缩放次数越多,均匀度越高,水肥混合效果越好。

中国设施园艺水肥一体化设备应用现状及发展趋势

水肥一体化相关的运用有着得天独厚的优势,有着更好的收益以及对水肥越来越高的精准度的要求,应该大力推行水肥一体化设施技术的发展。水肥一体化相关技术的开发、利用以及推广也是一个更快提高我们传统农业管理模式,推动国家现代化农业发展中的一项新方式和技术手段,能够更好地推进现代化农业的迅猛发展。文章对中国设施园艺当中我国水肥一体化设备的应用现状以及不足之处开展了分析,并对设施园艺水肥一体化设备的发展趋势进行了探讨。