A Study on the Physical Properties of Banana Straw Based on the Discrete Element Method

To improve the application of discrete element models(DEM)to the design of agricultural crushers,in this study a new highly accurate model is elaborated.The model takes into account the fiber structure,porous nature of the material and the leaf sheath coating structure.Dedicated experimental tests are conducted to determine the required“intrinsic”and basic contact parameters of the considered banana straw materials.A large number of bonding parameters are examined in relation to the particle aggregation model in order to characterize different actual banana straws.Using the particle surface energy contact model,the viscosity characteristics of the crushed material are determined together with the related stacking angle(considered as the main response factor).Through single factor experiment analysis,it is found that when the surface energy is 0.9 J·m-2,the relative error between simulations and physical experiments is 5.288%.

双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型。试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1800 r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8%,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1%。以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求。

香蕉秸秆离散元仿真粘结模型参数标定与试验

为提高离散元法对指导香蕉秸秆粉碎还田装备设计与优化的准确性与可靠性,本文利用Hertz-Mindlin with bonding接触模型建立香蕉秸秆离散元粘结模型并进行参数标定。运用高速摄影技术开展碰撞恢复试验、静摩擦及滚动摩擦台架试验,确定了香蕉秸秆碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数等基本离散元模型接触参数。开展香蕉秸秆物理与仿真剪切试验,获得破坏香蕉秸秆外皮的力学特征曲线,确定物理最大剪切力为122.41 N;通过中心组合设计(Central composite design, CCD)响应面法确定香蕉秸秆粘结模型的法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力与临界切向应力的最佳参数组合为5.89×10^(7)N/m、2.49×10^(6)N/m、1.39×10^(5)Pa、1.34×10^(5)Pa。以参数标定结果进行仿真验证,结果表明,仿真剪切力结果与物理剪切力相对误差仅为2.34%,验证了该粘结参数标定方法的可行性,可为香蕉秸秆粉碎还田机设计与研究提供理论参考。

切碎组合式香蕉秸秆还田机设计

针对我国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、机械化处理设备少等问题,研究设计了切碎组合式香蕉秸秆还田机,确定了切割装置、输送装置、粉碎装置等部件的主要结构参数。本机的成功研制,能够大大降低劳动强度、提高生产效率和香蕉秸秆机械化处理水平,能使热带农业区农民增加收益,同时防止环境污染,保护生态环境。

香蕉间作模式和香蕉茎秆堆沤还田对土壤酶活性的影响

采用大田试验研究了香蕉3种间作模式(香蕉-大豆、香蕉-花生、香蕉-生姜)和香蕉茎秆堆沤处理后2种不同还田量(2.5kg·株-1、1.5kg·株-1)对蕉园土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性的影响。结果表明,香蕉间作可提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性,其中对蔗糖酶活性的影响最为明显,碱性磷酸酶、脲酶次之;香蕉间作模式的过氧化氢酶活性低于香蕉单作。不同间作模式对酶活性影响的大小总体表现为:间作大豆>间作花生>间作生姜>香蕉单作。茎秆堆沤还田处理的蔗糖酶、脲酶活性明显上升,其中对蔗糖酶活性提高的幅度最大,达34.6%～39.2%,脲酶达9.7%～28.7%;茎秆堆沤还田对过氧化氢酶活性影响相对较小,而对碱性磷酸酶活性则表现为明显的抑制作用。不同还田量处理对土壤酶活性的影响表现为:随还田量增加,脲酶活性增强,蔗糖酶增加不显著,过氧化氢酶活性在还田量低于2.5kg·株-1时比对照略有下降。

添加甘蔗渣对香蕉杆堆肥化过程中微生物种群的影响

以香蕉杆、鸡粪和甘蔗渣为堆肥原料,在自制的强制通风静态堆肥装置中进行堆验,研究香蕉杆和甘蔗渣不同比例组合在其堆肥化过程中的微生物变化规律。结果表明:各处理的微生物种群总数呈"波浪型"的变化规律,其中细菌和放线菌种群的数量变化与微生物种群总数的变化规律一致,真菌种群的数量变化呈降低趋势。在整个堆肥化过程中,中温微生物数量始终高于高温微生物,细菌种群的数量也总是最高,是香蕉杆堆肥的优势菌群。结果同时表明,香蕉杆堆肥化处理中加入一定比例的甘蔗渣不仅可以提高堆肥的温度,还能提高微生物种群的数量。尤以香蕉杆∶甘蔗渣=3∶1的处理效果最好。

卧式香蕉秸秆粉碎还田机甩刀的设计与优化

甩刀是卧式香蕉秸秆粉碎还田机的重要工作部件,合理的结构和参数设计可改善整机的工作性能,减少机具振动,提高香蕉秸秆粉碎质量。通过应用Adams、Solidworks Simulation软件对刀辊进行模态仿真,对刀片的运动及受力进行理论分析,以确定刀片的最优的基本参数和排列方式。结果表明:刀片厚度为8mm、弯折角为1 3 0°时,刀片的变形量小,粉碎效果好;V字形排列方式能有效避免刀辊的共振,延长使用寿命。

香蕉秸秆粉碎还田刀辊参数研究

香蕉秸秆粉碎秸秆还田作为南方农业保护性耕作中不可或缺的一部分,尚缺乏粉碎效果良好的秸秆粉碎装备。针对该问题,对香蕉秸秆粉碎还田机核心部件粉碎刀的数量、排列、运动和受力进行了理论分析,得到了其计算通式,确定了其工作参数范围。同时,应用SoildWorks2013/Simulation插件进行刀轴的模态分析,为以后香蕉秸秆粉碎还田机的设计和关键部件的选型提供理论依据。

关键因子对香蕉秸秆堆肥资源化过程中的乐果降解动态研究

乐果在香蕉生长过程中经常作为防治害虫的农药而使用,且成为日常果蔬安全检测的重要对象。本研究通过单因子梯度试验,研究香蕉秸秆堆肥过程中的关键影响因子(C/N、温度、含水率、pH及通风方式)对乐果残留降解速率的影响。结果显示,香蕉秸秆堆肥对乐果具有明显的降解作用,利用非线性动力学模型分析影响降解的各单因素得出,在通风方式为机械翻堆下,C/N为35:1,温度为40℃,pH为9.7,含水率为40%时,乐果在香蕉秸秆堆肥过程中达到最佳降解速率,其最小降解半衰期为0.15d(3.6h)。

香蕉茎叶与稻草混贮试验研究

[目的]本研究旨在针对香蕉茎叶含水量高,不易青贮等特点,研究其加工方法及与稻草混合青贮的适宜比例,为香蕉茎叶开发利用提供实用技术和理论依据。[方法]通过香蕉茎叶与稻草切碎、不同比例混贮,以及肉牛饲喂效果试验,探索香蕉茎叶加工、贮存方法。[结果]结果表明:新鲜香蕉茎叶和干稻草切碎加工难度不大,用一般中型青贮铡草机即可;香蕉茎叶与稻草混合青贮,按物料重计,最适混贮比例为70%香蕉茎叶,30%稻草;混贮后适口性好,牛只增重明显。[结论]香蕉茎叶与稻草混贮加工制作方法简便易行,适合产业化开发利用。

正反转倒U型甩刀香蕉茎秆粉碎还田机的设计与试验

针对香蕉秸秆含有又长又韧的纤维,在粉碎还田作业中缠绕机具,造成作业功耗大、效率低、机具易损坏的问题,研制了一种正反转倒U型甩刀香蕉秸秆粉碎还田机,描述了整机技术方案,确定了主要工作部件的结构与参数。该机从解决蕉茎长度入手,采用刀辊正转作业1次,将蕉茎打烂、切短,再反转作业1次的工艺流程作业。试验结果表明:该机配套拖拉机动力58.8~66.15kW,工作幅宽1.08m,纯工作小时生产率0.17hm^2/h,单位面积耗油量56.8 kg/hm^2,香蕉秸秆粉碎率93.1%,作业后土地可立即翻耕播种;与现有同类机型相比,其纯工作小时生产率提高70%,单位面积耗油量降低29%。该研究可为香蕉秸秆粉碎还田机的设计提供参考。

香蕉秸秆还田技术研究与装备设计

研究香蕉秸秆的生物学特性,分析种植过程中秸秆的现有处理方式。在此基础上,设计香蕉秸秆的还田工艺路线,对还田机械的传动系统、总体结构、工作原理进行详细介绍,给出还田装备的主要技术参数。文中重点对粉碎机构的破碎原理、刀具结构、安装方式和除根/还田机构的破茬原理、刀辊总成和布刀形式进行研究和设计。该香蕉秸秆机械还田技术既能够处理地上的蕉茎蕉叶,又能够彻底清除埋于地下的球茎根系,可以解决制约香蕉大规模种植所面临的秸秆处理难题,具有重要的经济效益和生态价值。

香蕉秸秆资源的工业化利用

我国每年约产生香蕉秸秆2400万t,目前这些资源几乎都没有利用起来。本文在介绍香蕉秸秆纤维素和木质素分离技术的基础上,总结了可用于香蕉秸秆资源工业化利用的技术。香蕉秸秆的纤维素可用来开发可生物降解的纤维素基材料,如与壳聚糖(CS)、淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚己内酯(PCL)等共混。香蕉秸秆的木质素可用来开发木质素基酚醛树脂、木质素基聚氨酯等木质素基高分子材料,以及木质素共混聚烯烃、木质素填充橡胶等木质素共混材料。

异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

香蕉秸秆含水率高、脆性大、富含纤维素,而现有的香蕉秸秆粉碎还田机粉碎率低、能耗高且茎秆纤维易缠绕粉碎刀辊。针对上述问题,设计一种异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机,介绍该机的总体设计方案,确定粉碎装置、传动系统、限深装置的结构和主要参数。田间试验表明:该机器在田间作业时,当刀辊转速为1 600 r/min,前进速度为12.9 m/s,粉碎刀片长度为124 mm时可达到最优工作状态,此时平均工作效率为0.437 hm^2/h,高于性能指标0.400 hm^2/h;机器平均粉碎合格率为97.09%,大于行业标准94%,达到秸秆粉碎还田的农艺要求。

我国香蕉秸秆回收利用现状研究

香蕉属于热带水果,起源于亚洲东南部,是国际性大宗水果,具有生长周期短和产量高等特点,每年收获大量香蕉产品的同时也产生几乎等量的香蕉秸秆等农业废弃物。为此,香蕉秸秆如何进行回收利用已成为一个热议的科学课题。本论文结合研究现状,对我国香蕉秸秆回收利用的现状进行阐述。

响应面法优化铁锰改性生物炭对Cd^(2+)的吸附

随着工业化进程的加快,采矿冶炼行业的快速发展产生大量的重金属废水,其中含镉废水对环境造成极大威胁。因此以香蕉秸秆生物炭为基底,采用浸渍改性的方法,制备了一种铁锰负载生物炭用以处理含镉废水。通过响应面法对改性生物炭制备条件进行优化,在最优制备条件下,铁锰改性生物炭对Cd^(2+)的预测吸附量为235.64 mg/g,实际吸附量为221.03 mg/g,相对偏差为6.2%。扫描电子显微镜-能谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared reflection,FTIR)分析结果表明,改性后的生物炭表面成功负载铁锰元素,对Cd^(2+)的吸附机理为离子交换、官能团络合、矿物沉淀和阳离子-π作用。铁锰改性生物炭对Cd^(2+)的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,说明吸附过程是单分子层吸附和化学吸附。

基于PLC的香蕉秸秆切片机的设计

海南省广泛种植香蕉,香蕉收获后会产生很多秸秆等副产物。目前,我国对香蕉秸秆副产物的利用主要是饲料化和纤维化,这两种处理方法都需要对香蕉秸秆进行切片处理,因此切片质量的好坏会直接影响后续对香蕉秸秆的再加工。为此,设计了一种香蕉秸秆切片机,通过PLC系统控制切片过程。其切片效果好、效率高、功耗低,为香蕉秸秆的后续加工提供了基础。

氧化预处理对香蕉秸秆性质和结构的影响

文章利用1%的过二硫酸钾、过硫酸铵以及过硫酸钠对香蕉秸秆进行预处理,研究预处理后还原糖浓度和VFAs随时间的变化,分析研究3种过硫酸盐预处理对香蕉秸秆结构的变化。结果表明,3种过硫酸盐预处理后,还原糖产量均有提高,且在第12 h达到峰值,过二硫酸钾预处理后的香蕉秸秆还原糖产量最高,达到7341.79 mg·L^(-1);VFAs浓度在16 h均有明显提高,过二硫酸钾处理效果最佳,在第20 h达到最高值743.93 mg·L^(-1)。过硫酸盐预处理对纤维素、半纤维素和木质素有较高的破坏作用,纤维表面和细胞壁受到破坏,孔洞增加;过硫酸钠效果最佳,纤维素和木质素降解率分别达到48.48%和30.19%。过硫酸盐预处理可以增加香蕉秸秆的可生物降解性。

香蕉茎叶栽培草菇实验初报

以香蕉茎叶为主要原料进行草菇栽培试验,结果表明,用香蕉茎叶制作草菇的原种、栽培种,菌丝生长良好,生长快;用香蕉茎叶为主料生产草菇,生物学效率比稻草要高,仅次于棉籽壳,说明香蕉茎叶可以作为栽培草菇的主要原料之一。

香蕉秸秆挤压脱水机的设计与研究

海南全省均有香蕉栽培,香蕉秸秆作为一种可再生资源,在海南的产量十分巨大,但绝大部分香蕉秸秆被废弃,没有得到充分利用。针对我国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、回收利用率低等问题,研究设计了香蕉秸秆挤压脱水机,并通过PLC和单片机系统对该机械进行了全过程自动化控制。本机的成功研制,既能够大大降低劳动强度、提高生产效率,又能促进香蕉秸秆机械化水平,从而大大缓解资源短缺的状况,促进海南香蕉产业的发展,使海南生物质资源得到更加充分的利用。