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【典型案例】—温室灌溉水体增温设备研制
2015-04-27 13:58   审核人:

项目编号:20140757

人:斌、张爱平、王海武、梁亚娟、宋文渊

指导教师:张芮 副教授

所在学院:工学院

(一)提倡学生自主选题

学生SRTP项目来源一般都是高校教师在研的科研项目,项目参与人员也常常是由指导教师指定的,项目提出的研究目标、设计思路、实验过程等往往超出大学生的能力范围,大学生只能按照指导教师的研究思路去做,没有发挥自己的创造力,这也一定程度上限制了大学生主观能动性的发挥和创新能力的培养。

2011级苏斌同学主持的“温室灌溉水体增温设备研制”项目,结合学生专业特点、兴趣爱好等选题,项目开展效果较好,设计并试制出灌溉水体增温设备模型一套,申报专利1项,推荐为2014年度优秀SRTP项目。

(二)跨专业组建团队

温室灌溉水体增温设备研制项目针对甘肃等北方地区冬季寒冷,日光温室内土壤温度较低,不利于作物根系的生长发育,易致作物根毛生长降低,根系吸收能力差等问题。在分析目前以加热气温来提高土温的方法效率很低,仅停留在防止作物冻害层面,起不到增产和提高品质的目的等研究现状基础上,组建了机械设计制造及其自动化,农业水利工程和农业机械设计制造及其自动化等交叉专业研究团队,为项目的顺利实施奠定了基础。

(三)项目开展过程

1、项目的原理

让流动的水体通过增温设备,在设备中装有多根加热管,灌入密封材料将两头密封,通电将水体加热,原理基本同“热得快”。

2、选择优化方案

优点:结构简单,成本低廉,安装运行维护方便,操作简单,体积小,处理水量大;采用电能转化为热能的方式,热能转化效率更高,同时设备体积可进行调节,在原本的基础上增加或减少焊接在其上的管道即可。

缺点:虽然达到了延长时间的目的,但是水体在流动过程中的局部水头损失比较严重,因此在加热过程中一方面需要提供电热丝所需的电能,另一方面还需要提供推动水体在管道中运动的电能,即需要较大功率的水泵;这样的话本研究设备所需要的所有的电能就比较大,如果在大面积的温室中,则相应的在电能方面的成本也会比较大。

3、理论计算数据

假设6小时浇灌18立方米,设初温度为10 提升温度为16 18 20 22 需要的功率为21 28 35 42KW/H(Q=CM乘以温差) 所需的热量为7.56*10-7J 10.08*10-7J 12.6*10-7J 15.1*10-7J 设入管口径为50mm,入水速度为2M/S时电热丝材料为(1)0Cr25AL5 功率4KW 线径1.5mm 重0.8KG 220V

(2)0Cr25AL5 功率6KW 线径1.6mm 重1.2KG 220v所以选用4KW的电热丝 需12根电热管

 

4、成果

(1) 试制模型一套;

(2) 申报专利一项。

 

 

 

(四)项目特点与创新之处

1、本产品以实用性、可靠性、经济性为中心,设计一种适合复杂地理条件,性能可靠、性价比高、具有优良温室灌溉水体增温功能的设备,能高效的加热水体,促进作物优良生长,并达到高产的目的。

2、使用CAD和Pro E二维与三维技术相结合对温室灌溉水体增温设备进行设计,能得到较精确的设计参数,有利于对设计产品进行更直观的分析。

3、尝试加热多元化设计和新的增温方式。

4、初拟将增温设备设计为电热丝管加热,以集树方式固定在增温管道入水口处。辅以数控程序,以便于对增温温度进行直观有效的调控。

5、力求对现有产品在改进性能的基础上进行简化处理以降低成本,间接提高农民的收入。

6、本项目建设符合甘肃省农业发展的总体思路由于北方地区连续多年干旱,国家对节水灌溉农业十分重视,促进了温室灌溉水体增温技术的发展。

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