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玉米秸秆沼渣土壤保水剂制备与性能表征

农业机械学报 2016年第6期47卷 199-206页

作者：王宇欣王越王平智中国农业大学农业部设施农业工程重点实验室北京100083

以玉米秸秆沼渣为试验原料,采用硝酸-乙醇法提纯、丙烯酸为接枝单体、过硫酸钾为自由基引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在微波加热条件下,通过接枝聚合反应制备沼渣纤维素土壤保水剂,并对合成产物的吸液倍率、保水性能、红外光... 详细信息

以玉米秸秆沼渣为试验原料,采用硝酸-乙醇法提纯、丙烯酸为接枝单体、过硫酸钾为自由基引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在微波加热条件下,通过接枝聚合反应制备沼渣纤维素土壤保水剂,并对合成产物的吸液倍率、保水性能、红外光谱和表面形态进行表征。结果表明,单体丙烯酸与秸秆沼渣纤维素的质量比为7,中和度为70.0%,引发剂与单体质量比为2.0%,交联剂与单体质量比为0.1%,合成的秸秆纤维素保水剂具有较高的吸水倍率。红外吸收光谱中,沼渣纤维素保水剂在波数1 200 cm^(-1)出现了丙烯酸的C—O伸缩峰,在波数1 350 cm^(-1)附近出现了丙烯酸的O—H弯曲振动区。中和后的—COO-削弱了丙烯酸中的C=O,使C=O的吸收峰在波数1 557.98 cm^(-1)处出现,表明接枝成功。利用玉米秸秆沼渣中的纤维素进行接枝改性制备土壤保水剂,是实现农业废弃物资源化高效利用的一种新方法。

关键词：秸秆沼渣保水剂微波法吸水性能形态表征

基于MCR模型的城镇生态安全格局构建和建设用地开发模式

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农业工程学报 2018年第17期34卷 257-265页

作者：邱硕王宇欣王平智林聪中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 河北省香河县住房和城乡建设局廊坊065400

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生... 详细信息

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生态过程—格局"理论和GIS的空间相关性分析、距离分析和叠加分析等方法,从综合水安全、地质灾害预警、生物生境保护、水土保持、游憩安全5个方面,整合构建了底线安全格局、缓冲安全格局和最优安全格局3种不同等级的综合生态安全格局。该文在MCR模型算法引入不同等级"源"的权重系数,以综合生态安全格局为阻力因子,并结合城镇中心的吸引力、主要道路的吸引力和政策调控(区域开发重点)等城镇用地扩展影响因素,得到在不同约束条件下的区域空间扩展阻力面,分别确定了唐山市在"生态安全约束型""经济增长主导型"和"生态与经济并重"3种模式下城镇空间可能的发展范围,经过多方案比较,"生态与经济并重"城镇建设用地空间发展模式是未来城镇健康有序发展的最优模式,这种发展模式既有利于减少大规模、高强度的城镇化和工业化过程所造成的城市发展和环境保护之间的用地冲突,也可为城市用地布局规划和生态红线划定提供科学依据。

关键词：土地利用遥感生态安全格局建设用地扩展最小累积阻力模型唐山市

基于响应面法的表冷器风机集放热系统参数优化

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农业机械学报 2020年第12期51卷 315-323页

作者：何雪颖王平智李明宋卫堂中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

为发挥表冷器风机集放热系统的最佳性能,以提高热流量和性能系数(COP)为优化目标,选取空气循环水的温度差(水气温差)、水流速和风速3个关键影响因素,分别进行了单因素和三因素三水平响应面优化试验。结果表明:在水流速和风速不变的条件... 详细信息

为发挥表冷器风机集放热系统的最佳性能,以提高热流量和性能系数(COP)为优化目标,选取空气循环水的温度差(水气温差)、水流速和风速3个关键影响因素,分别进行了单因素和三因素三水平响应面优化试验。结果表明:在水流速和风速不变的条件下,热流量和性能系数随水气温差的增大而线性增大;在水气温差不变的条件下,热流量随水流速或风速的增大而增大,性能系数呈先增大后减小的趋势。由响应面法得出各影响因素对热流量影响由大到小依次为水流速、风速、水气温差,对性能系数影响由大到小依次为风速、水流速、水气温差;系统的优化调控参数为:风速1.91 m/s、水流速1.23 m/s、水气温差5.8℃,此时热流量为5.88 kW,性能系数为4.9。说明响应面法用于优化表冷器风机集放热系统调控参数可行。本研究为此类集放热系统高效、节能运行提供了一种参数调控优化方法。

关键词：表冷器风机响应面法调控参数温室热流量性能系数

日光温室根区热环境相变调控系统设计与性能试验

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农业机械学报 2016年第8期47卷 294-304页

作者：王宇欣刘爽王平智时光营中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,以鞍II型日光温室为原型制作试验温室模型并设计了相配套的日光温室根区热环境相变调控系统,包括相变集热单元、潜热储存与交换单元、根温调节单元、循环泵组和循环管路5部分,并制定出系统... 详细信息

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,以鞍II型日光温室为原型制作试验温室模型并设计了相配套的日光温室根区热环境相变调控系统,包括相变集热单元、潜热储存与交换单元、根温调节单元、循环泵组和循环管路5部分,并制定出系统热性能测试方案。通过对比试验,研究系统在单路循环模式下运行对日光温室模型室内空气、栽培基质不同深度温度的调节效果,以及对温室模型中紫叶生菜幼苗生长指标的影响。结果表明,冬季运行条件下,系统可以有效蓄积太阳辐射热,实现日光温室的高效能量收集和热环境调控,减少室内空气温度波动,提高基质根区温度。典型晴天天气测试时,试验温室20 cm深度处基质平均温度均高于对照温室。此外,与对照温室相比较,试验温室中生菜幼苗的株高、茎粗、单株叶面积、最大叶宽可分别提高13.4%、11.9%、79.1%、35.3%,表明试验温室内热环境更利于紫叶生菜幼苗的生长。

关键词：日光温室根区热环境相变集热调控系统

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日光温室后坡漫反射幕应用方法及效果验证

农业工程学报 2023年第1期39卷 171-178页

作者：宋卫堂孙云博王平智郑亮中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

日光温室东西垄向栽培可有效提高机械作业效率,但冠层遮挡易造成光照不均,从而影响作物生长发育。针对该问题,该研究提出了适用于日光温室后坡的漫反射幕应用方法,并于试验温室内设置4个东西方向垄,依据理论方法在试验区后坡张挂漫反射... 详细信息

日光温室东西垄向栽培可有效提高机械作业效率,但冠层遮挡易造成光照不均,从而影响作物生长发育。针对该问题,该研究提出了适用于日光温室后坡的漫反射幕应用方法,并于试验温室内设置4个东西方向垄,依据理论方法在试验区后坡张挂漫反射幕,以此验证张挂漫反射幕对温室番茄冠层光环境的影响。结果表明:冬季上午,外界光强相对较弱,漫反射幕对冠层光环境的影响较小;中午时,试验区各垄北向来光在冠层1.0和1.4 m高度相比对照组均有显著增强(P0.05);下午,与对照区相比,试验区各垄在冠层1.0和1.4 m高度北向来光光强均有增强,最高提升102.0%;相对对照区,试验区第二、三、四垄上方来光光强显著增强(P<0.05),提升范围为19.7%~54.3%。因此,漫反射幕可将入射到日光温室后坡的光照反射至各栽培垄北侧,从而改善东西向栽培各垄番茄冠层光照环境。

关键词：温室光照作物番茄漫反射幕

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温室蓄热微胶囊相变材料制备筛选与性能表征

农业机械学报 2016年第9期47卷 348-358页

作者：王宇欣刘爽王平智时光营中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

为实现日光温室相变集热,研制可用于制备潜热型功能热流体的微胶囊相变材料,以硬脂酸丁酯、相变石蜡为芯材,蜜胺树脂、聚脲树脂和聚甲基丙烯酸甲酯为壁材制备了3种不同壁材相变微胶囊进行实验,并通过红外光谱分析、电镜扫描、热失重和... 详细信息

为实现日光温室相变集热,研制可用于制备潜热型功能热流体的微胶囊相变材料,以硬脂酸丁酯、相变石蜡为芯材,蜜胺树脂、聚脲树脂和聚甲基丙烯酸甲酯为壁材制备了3种不同壁材相变微胶囊进行实验,并通过红外光谱分析、电镜扫描、热失重和热效应测试等对制得的微胶囊相变材料的理化性质进行了表征。结果证明,3种壁材微胶囊相变材料中,蜜胺树脂微胶囊的成球效果最佳:颗粒囊壁光滑致密;胶囊粒径在1μm左右,分布集中均匀,胶囊团粒平均粒径为75.15μm;微胶囊颗粒耐热温度大于100℃,满足温室应用要求;热失重剩余率超过50%,远大于聚脲树脂微胶囊和聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊,热稳定性相对较高。因此,蜜胺树脂壁材的微胶囊可以作为制备相变微胶囊悬浮液的材料,日光温室集热系统中利用其作为液态换热介质进行太阳能辐射热的收集、输送与释放是可行的。

关键词：温室蓄热微胶囊相变材料制备方法性能表征

羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂制备与性能表征

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农业机械学报 2019年第2期50卷 297-306页

作者：王宇欣李雪嫄赵亚楠王平智中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

以羟丙基甲基纤维素为骨架材料,丙烯酸为接枝共聚单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,聚乙二醇200二丙烯酸酯为交联剂,在微波辐射的条件下通过接枝聚合反应制备高吸水性树脂,并对高吸水性树脂的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及红外光... 详细信息

以羟丙基甲基纤维素为骨架材料,丙烯酸为接枝共聚单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,聚乙二醇200二丙烯酸酯为交联剂,在微波辐射的条件下通过接枝聚合反应制备高吸水性树脂,并对高吸水性树脂的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及红外光谱、热稳定性、表观形态进行表征。结果表明,羟丙基甲基纤维素与丙烯酸质量比为1/7、中和度为65%、引发剂与丙烯酸质量分数为1%、交联剂与丙烯酸质量分数为0. 4%、反应时间为4. 5 min是较优的制备方法,该条件下制备的羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂吸水倍率可达497. 13 g/g,吸盐倍率为61. 70 g/g;35℃条件下,该高吸水性树脂可保水48 h以上;重复使用6次后,该高吸水性树脂仍具有较高的吸液倍率。

关键词：羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂微波法吸水性能形态表征

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硼缓释型高吸水性树脂制备与性能表征

农业机械学报 2019年第7期50卷 340-348页

作者：王宇欣李雪嫄赵亚楠王平智中国农业大学水利与土木工程学院

以硼酸、丙三醇为原料,通过微波酯化法制备了硼酸双甘酯。以硼酸双甘酯和丙烯酰氯为原料合成了硼酸甘油丙烯酯,以此作为含硼功能单体,成功制备了以羟丙基甲基纤维素为骨架的硼缓释型高吸水性树脂。根据吸水倍率筛选含硼功能单体最佳添加... 详细信息

以硼酸、丙三醇为原料,通过微波酯化法制备了硼酸双甘酯。以硼酸双甘酯和丙烯酰氯为原料合成了硼酸甘油丙烯酯,以此作为含硼功能单体,成功制备了以羟丙基甲基纤维素为骨架的硼缓释型高吸水性树脂。根据吸水倍率筛选含硼功能单体最佳添加量,并对产物的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及基团结构和表观形貌进行了表征。由红外光谱曲线可以看出,试验成功制备了具有双键结构的硼酸甘油丙烯酯,并通过接枝聚合反应合成了含硼高吸水性树脂;当含硼功能单体添加量为丙烯酸质量的1%时,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂吸水倍率为344.06g/g、吸盐倍率为44.71g/g;35℃条件下,该含硼高吸水性树脂可保水72h;重复使用6次后,该高吸水性树脂重复吸水率仍可达到60%以上,重复吸盐率仍可达到40%以上;该高吸水性树脂具有良好的硼缓释性,在去离子水中可持续缓释10d,缓释硼总质量达182.77μg,在育苗基质中可持续释放25d,当添加量为育苗基质质量的0.5%时,混合基质淋溶硼量比普通基质多0.80μg/g。此外,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂还具有良好的热稳定性,其表观形貌特征有利于促进对液体的吸收。

关键词：硼高吸水性树脂缓释性能表征制备

日光温室空气-土壤源双效热泵系统设计与性能测试

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农业机械学报 2017年第11期48卷 350-358页

作者：王宇欣辛粉萍李雪嫄王平智中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,基于热泵技术,设计搭建了一种空气-土壤源双效热泵系统,并对系统性能进行了测试分析。该系统将空气、土壤2种不同热源热泵有效复合,采用串联板式换热模式,通过温控器和电磁阀可实现4种供热... 详细信息

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,基于热泵技术,设计搭建了一种空气-土壤源双效热泵系统,并对系统性能进行了测试分析。该系统将空气、土壤2种不同热源热泵有效复合,采用串联板式换热模式,通过温控器和电磁阀可实现4种供热模式:空气源热泵单板换热模式、空气源热泵双板换热模式、土壤源热泵单板换热模式和土壤源热泵双板换热模式。通过日光温室供暖水箱加温测试,分析双效热泵系统在不同模式下的性能系数(COP)和节能效果。春季测试期间,空气源单板换热模式下热泵COP平均值为2.1,双板换热模式下热泵COP平均值为3.1,与温室燃煤加温锅炉相比平均节能50.4%;土壤源单板换热模式下平均性能系数为2.2,双板换热模式下平均性能系数为2.3。冬季测试期间,典型晴天里空气源热泵双板换热模式可有效提升温室模型内气温,与室外气温相比平均提升15.7℃。测试结果显示,相同热源条件下,冷凝端采用双板换热模式时机组COP高于单板换热模式,双板换热模式可提高机组整体换热效率和节能效果。空气-土壤源双效热泵系统可以有效利用空气能和地热能,在日光温室热环境调控方面具有较好的应用前景。

关键词：空气源热泵土壤源热泵双板换热性能系数