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文檔簡介
1、近年來倒春寒晚霜凍害頻繁發(fā)生,給茶產(chǎn)業(yè)造成了巨大損失,防止或減輕霜凍害已成為茶農(nóng)們首要解決的問題,而傳統(tǒng)的防霜方法,如煙熏、覆蓋、灌水等,已無法滿足大規(guī)模、高效的防霜要求。對于機械化防霜方法及裝備的研究,國內(nèi)尚處于起步階段。國外的機械化防霜裝備,制造和使用成本高、安裝維護不方便,且有防霜盲區(qū);有少量示范應(yīng)用的吸排式防霜風(fēng)筒,其防霜效果尚不明確。因此,本文通過對茶園地形逆溫特點、吸排式防霜作用原理、風(fēng)筒建模與CFD仿真、以及整機田間防霜效
2、果驗證進行研究,改進結(jié)構(gòu)方案后設(shè)計開發(fā)新型吸排式防霜裝置。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
(1)茶園地形逆溫特征研究與吸排式防霜原理分析
在晚霜發(fā)生時,通過對洼地茶園茶樹冠層溫度空間分布規(guī)律的研究,確定了地形逆溫下溫度上高下低的分布特征。試驗結(jié)果表明,地形逆溫多發(fā)生在晴朗無風(fēng)或是少風(fēng)的夜晚,逆溫現(xiàn)象從22:30持續(xù)到清晨06:30,且坡底比坡頂溫度低;同時,茶園坡底垂直方向上6m逆溫程度最大,最大逆溫差可達5~6℃
3、,日出后逆溫現(xiàn)象逐漸消失。
吸排式防霜作用原理主要是利用地形逆溫特有的溫度場分布,通過風(fēng)機擾動近地逆溫層空氣,將茶園下方冷空氣經(jīng)強制對流吸排至茶園上方,阻止下方冷空氣長期沉積,達到防霜目的。因此,吸排式防霜原理在理論上具有可行性。
(2)現(xiàn)有吸排式風(fēng)筒防霜效果的可行性研究
通過建模仿真和防霜效果實證試驗,探析現(xiàn)有吸排式防霜風(fēng)筒的可行性。利用Pro/E對茶園吸排式防霜風(fēng)筒建模,其主要由軸流風(fēng)機、支
4、撐結(jié)構(gòu)、排風(fēng)筒以及傳動系統(tǒng)和電動機等組成。通過CFD模擬吸排式防霜風(fēng)筒的作用過程,可知其在有限范圍內(nèi)的最大增溫為5℃。
2011年3月~4月進行防霜效果試驗的結(jié)果表明,僅以風(fēng)筒為中心半徑5m范圍內(nèi),可以達到預(yù)定的的防霜效果。分析知影響防霜效果的主要參數(shù)之一是風(fēng)機揚程,而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)防霜風(fēng)筒的強制對流高度僅為20~30m,揚程過低使吸排出的冷空氣迅速下沉,導(dǎo)致防霜區(qū)域處于冷空氣循環(huán)狀態(tài),無法達到防霜的目的。因此,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)吸排式防
5、霜風(fēng)筒存在嚴重的技術(shù)缺陷,需進一步改進其結(jié)構(gòu)和功能。
(3)吸排式防霜風(fēng)筒技術(shù)的改進
在結(jié)構(gòu)上提出三種可行的改進方案:一是將排風(fēng)筒向上延伸至足夠高度;二是將排風(fēng)筒延展到茶園外部;三是利用吸抽上來的冷空氣作為新的動力源,實現(xiàn)由上至下的氣流擾動防霜。
分別設(shè)計三種改進方案的結(jié)構(gòu)和組成,并根據(jù)其制造成本、安裝維護性等進行綜合評價和選優(yōu),確定最佳改進方案。對選定改進方案進行CFD仿真,結(jié)果知其有效的防霜
6、面積可達7.5畝,在此范圍內(nèi)擾動后茶樹冠層高度處的增溫最大可達6℃,且不存在防霜盲區(qū)。
(4)吸排式防霜控制技術(shù)研究
采用雙路溫度傳感器,分別安設(shè)于茶樹冠層處,以及茶園上方;僅當(dāng)茶樹冠層溫度T0小于臨界溫度Tc,且逆溫差△T存在,同時大于逆溫差閾值Tn時,吸排式防霜裝置才會啟動運行;反之,逆溫差△T小于逆溫差閾值Tn或茶樹冠層溫度T0大于臨界溫度Tc時,防霜裝置關(guān)閉。在日出之后,設(shè)定延時關(guān)閉控制。此外還分析了
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