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籽棉团悬浮速度的理论算法与试验验证

农业工程学报 2022年第24期38卷 52-62页

作者：买买提明·艾尼加合甫·阿汗吾尔科木·冉合木古丽巴哈尔·托乎提金阿芳新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 乌鲁木齐佰博机电科技有限公司乌鲁木齐830002 新疆塔城地区市场监管局特种设备检验检测所塔城834700

针对常规悬浮速度理论值与测试值偏差大的问题,该研究以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉... 详细信息

针对常规悬浮速度理论值与测试值偏差大的问题,该研究以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉团直径,确定气力输棉管道最小直径,并通过管流雷诺数和绕流雷诺数计算确定阻力系数。用体积法测试籽棉团密度,用等密变径法制备6种不同密度、18种不同直径的球形籽棉团试样并进行悬浮速度试验测试。结果表明,单颗棉桃全开裂时直径变化范围在38~54 mm之间,此范围内管流和绕流雷诺数都大于500,阻力系数为0.44;籽棉团松散密度范围为20~90 kg/m^(3),半压实密度范围为90~220 kg/m^(3);籽棉团悬浮速度测试值从直径比(籽棉团直径与管道直径之比)大于0.6开始与常规悬浮速度理论值偏离,直径比等于1时籽棉团悬浮速度测试值不等于0。采用该研究提出的理论算法时,得到的籽棉团悬浮速度分布特征和大小与测试结果基本吻合,平均相对误差为4.6%,并通过方差分析验证了该研究提出的理论算法的有效性。这为籽棉、羊毛和驼绒等轻软可压缩物料的气力输送系统和装置的改进设计提供理论算法。

关键词：机械化农业悬浮速度籽棉团气力输送系统可压缩颗粒阻力系数

核桃及其机械破壳后主要组分悬浮速度理论计算与试验研究

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四川农业大学学报 2022年第4期40卷 610-618页

作者：朱占江康敏刘奎马文强沈晓贺新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091 南京农业大学工学院南京210031

【目的】研究核桃及其机械破壳后主要组分壳、仁和分心木颗粒悬浮速度,为核桃清选装置、核桃壳仁气流分离装置设计提供基础。【方法】测定核桃各物料基本物理参数,依据物料几何形状选取合适的变形系数计算悬浮速度,采用悬浮速度试验台... 详细信息

【目的】研究核桃及其机械破壳后主要组分壳、仁和分心木颗粒悬浮速度,为核桃清选装置、核桃壳仁气流分离装置设计提供基础。【方法】测定核桃各物料基本物理参数,依据物料几何形状选取合适的变形系数计算悬浮速度,采用悬浮速度试验台测定各物料单颗粒悬浮速度、颗粒群悬浮速度和分离风速。【结果】试验测得原果核桃、空瘪核桃悬浮速度区间分别为17.37~21.15、11.65~13.73 m/s;1/2、1/4、1/8和1/16各等级核桃仁悬浮速度区间分别为11.71~13.16、11.51~12.72、10.68~11.97和9.21~11.11 m/s,各等级核桃壳悬浮速度区间分别为6.33~9.33、6.36~8.29、5.50~7.64和5.19~6.85 m/s,分心木悬浮速度区间为1.76~4.55 m/s。【结论】理论计算和试验均可作为获取核桃各物料悬浮速度的重要方法;从获得的悬浮速度数据看,核桃各物料适宜气力分选,不同等级壳仁分离难易度不同;颗粒群悬浮速度与颗粒数量正相关,呈三次拟合函数关系;各物料分离风速为对应轻物料空瘪核桃或核桃壳悬浮速度均值的1.1~1.2倍。

关键词：核桃壳仁悬浮速度清选气流分离

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水产颗粒饲料悬浮速度测定与分析

中国农业科技导报 2022年第3期24卷 120-129页

作者：邵恺怿牛智有于重洋吴文涛华中农业大学工学院农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

为获取水产颗粒饲料的悬浮速度参数,采用自制悬浮速度测定试验台对膨化饲料与颗粒饲料的悬浮速度进行测定,并采用双因素等重复试验法和响应曲面法分析了粒径(1~4 mm)和含水率(5%~25%)对水产颗粒饲料悬浮速度的影响。结果表明:粒径和含... 详细信息

为获取水产颗粒饲料的悬浮速度参数,采用自制悬浮速度测定试验台对膨化饲料与颗粒饲料的悬浮速度进行测定,并采用双因素等重复试验法和响应曲面法分析了粒径(1~4 mm)和含水率(5%~25%)对水产颗粒饲料悬浮速度的影响。结果表明:粒径和含水率对膨化饲料和颗粒饲料的悬浮速度均影响极显著,且粒径比含水率对悬浮速度的影响更显著,但粒径和含水率的交互作用对悬浮速度影响不显著;膨化饲料和颗粒饲料悬浮速度均随粒径和含水率的增加而增加;以决定系数和变异系数为评价指标进行比较,膨化饲料悬浮速度的三阶预测模型效果最佳,决定系数R2为0.993 1;颗粒饲料悬浮速度的双因素交互预测模型效果最佳,决定系数R2为0.959 1。经过试验验证,膨化饲料和颗粒饲料悬浮速度预测模型的相对误差范围分别为±5.4%和±6.1%,说明预测模型可靠。试验结果可为气动式投喂装置、气力输送装置和分选装置的设计提供参考和依据。

关键词：水产颗粒饲料气动式投喂装置空气动力特性悬浮速度

气吹式粮油作物脱出物清选悬浮速度测量装置设计与试验

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农业工程学报 2018年第16期34卷 43-49页

作者：侯华铭崔清亮郭玉明张燕青孙灯来思彤刘俊丽山西农业大学工学院太谷030801

物料悬浮速度是研究物料清选技术及装备的重要基础数据,针对作物经联合收获脱粒后的待清选脱出物的特点,根据物料悬浮原理及清选工况特点,该文设计了一种竖直吹气式的农业物料悬浮速度试验装置,并设计分段悬浮试验测量了收获期谷子、荞... 详细信息

物料悬浮速度是研究物料清选技术及装备的重要基础数据,针对作物经联合收获脱粒后的待清选脱出物的特点,根据物料悬浮原理及清选工况特点,该文设计了一种竖直吹气式的农业物料悬浮速度试验装置,并设计分段悬浮试验测量了收获期谷子、荞麦、燕麦经稻麦联合收割机收获后的待清选脱出物各组分的悬浮速度。结果表明:谷子脱出物籽粒、穗瓣、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.29~8.88、1.03~6.48、1.71~6.09、1.03~3.09 m/s;荞麦脱出物籽粒、分枝、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.47~10.18、1.85~5.18、2.80~8.37、0.76~2.99 m/s;燕麦脱出物籽粒、种皮、分枝、茎秆、叶子、未脱皮籽的悬浮速度分别是:4.35~11.01、0.62~1.71、1.62~4.52、1.14~6.28、0.91~3.56、3.24~9.48 m/s。谷子、燕麦籽粒的悬浮速度可与其大部分轻杂物的悬浮速度区分开,燕麦籽粒的悬浮速度与其未脱皮籽的悬浮速度相接近;荞麦籽粒的悬浮速度可与其小部分轻杂物的悬浮速度区分开。该研究可为农业物料机械清选技术及装置的研发提供参考。

关键词：机械化设计农作物试验装置悬浮速度试验测量机械清选

核桃物料空气动力学特性研究与壳仁风选设备优化

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中国油脂 2024年

作者：渠述贺朱占江毛吾兰祝兆帅买合木江·巴吐尔孙俪娜新疆农业大学机电工程学院新疆农业科学院农业机械化研究所

壳仁分选是核桃破壳去取的重要环节，是核桃进行精深加工的基础。通过研究核桃物料的物理特性和空气动力学特性，探讨了风选法在核桃壳仁分选领域的可行性，依据悬浮速度研究结果设计了一种核桃壳仁风选设备，运用单因素试验和响应曲面... 详细信息

壳仁分选是核桃破壳去取的重要环节，是核桃进行精深加工的基础。通过研究核桃物料的物理特性和空气动力学特性，探讨了风选法在核桃壳仁分选领域的可行性，依据悬浮速度研究结果设计了一种核桃壳仁风选设备，运用单因素试验和响应曲面试验对核桃壳仁风选设备的工作参数进行优化。试验结果表明，核桃混合物料中仅有碎仁与1/2壳的悬浮速度范围有少量重叠区域，同等级核桃壳仁具有不同的悬浮速度变化范围，通过控制气流速度可实现核桃壳仁分离；核桃壳仁风选设备的工作参数对清选率的影响由大到小依次为入料口高度、喂入量、风机频率，最佳工作参数组合为：喂入量5kg/min、风机频率46Hz、入料口高度34mm，经验证，优化后的工作参数组合清选率为99.32%，研究结果可为核桃壳仁风选设备的研发和优化提供理论基础和科学依据。

关键词：核桃悬浮速度壳仁分选风选法参数优化

基于EDEMFluent耦合的颗粒肥料悬浮速度测定试验

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农业机械学报 2020年第3期51卷 69-77页

作者：温翔宇贾洪雷张胜伟袁洪方王刚陈天佑吉林大学生物与农业工程学院长春130025 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130025

为提供气力施肥装置的设计参考依据,以大颗粒尿素、磷酸二铵和硫酸钾3种颗粒状化肥为试验对象,通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对物料悬浮速度进行数值模拟,采用Lagrangian模型进行气固两相流耦合仿真,试验结果表明,大颗粒尿素... 详细信息

为提供气力施肥装置的设计参考依据,以大颗粒尿素、磷酸二铵和硫酸钾3种颗粒状化肥为试验对象,通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对物料悬浮速度进行数值模拟,采用Lagrangian模型进行气固两相流耦合仿真,试验结果表明,大颗粒尿素悬浮速度7.21~12.97 m/s,磷酸二铵悬浮速度7.68~12.48 m/s,硫酸钾悬浮速度11.09~18.15 m/s。通过台架试验测定大颗粒尿素悬浮速度6.68~12.48 m/s、磷酸二铵悬浮速度7.22~11.96 m/s、硫酸钾悬浮速度9.46~17.81 m/s,相对误差分别为5.3%、5.1%、7.2%。在颗粒肥料体积分数1.0%、3.5%、6.0%、8.5%时,分别测定肥料颗粒群的悬浮速度,结果表明,颗粒群悬浮速度随着体积分数的增加而减小,在不同颗粒肥料体积分数下,仿真结果与试验结果相对误差近似为常数,其原因为颗粒球形度对悬浮速度的影响,标定得出大颗粒尿素悬浮速度修正系数0.90、磷酸二铵悬浮速度修正系数0.96、硫酸钾悬浮速度修正系数0.84。基于流固耦合的颗粒悬浮速度仿真具有较高的准确度,验证了基于EDEMFluent气固两相流耦合仿真测定物料悬浮速度方法的可行性。

关键词：颗粒肥料悬浮速度数值模拟气固耦合离散元法计算流体动力学

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白菜种子物料特性试验研究

农机化研究 2024年第5期46卷 154-159页

作者：王忠鹏赵胜雪王泽东徐卫浩孙振鑫黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163000

针对现有气力式排种器设计与选材对白菜种子适应性差而造成的充种性能低下等问题,对东北地区常见白菜种子进行物料特性研究,以达到提升排种器充种性能的目的。以黑龙江省种植面积较大的北京新3号、四季王、春秋54这3个品种为研究对象,... 详细信息

针对现有气力式排种器设计与选材对白菜种子适应性差而造成的充种性能低下等问题,对东北地区常见白菜种子进行物料特性研究,以达到提升排种器充种性能的目的。以黑龙江省种植面积较大的北京新3号、四季王、春秋54这3个品种为研究对象,测定其物料特性。结果表明:北京新3号长度均值为1.64mm,宽度均值为1.64mm,高度均值为1.67mm;四季王长度均值为1.67mm,宽度均值为1.67mm,高度均值为1.68mm;春秋54长度均值为1.72mm,宽度均值为1.70mm,高度均值为1.69mm。3种种子含水率均在5%~6%之间。千粒质量测定结果为北京新3号2.8334g,四季王2.7672g,春秋54号2.8970g。密度测定结果为:北京新3号0.8525 g/cm 3,四季王0.8325g/cm 3,春秋54号0.8716g/cm 3。试验结果表明:种子自然休止角与内摩擦角为正相关关系,自然休止角最大为32.1°;塑料板是滑动摩擦角最小的材料,种子的悬浮速度都小于2m/s;为保证排种器充种性能,种箱壁面与水平面夹角需大于32.12°,材料应选择塑料板。测得的白菜种子物料特性结果可作为白菜精密排种器结构和性能参数的设计与优化依据。

关键词：白菜种子物料特性基本物理参数悬浮速度

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苜蓿段长度对干燥速度与悬浮速度影响的试验

农业机械学报 2006年第8期37卷 168-170页

作者：李爱平汪春黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江八一农垦大学

在薄层干燥试验台上进行薄层干燥试验,研究不同长度苜蓿段在压扁和未压扁两种情况下含水率及干燥速度随时间的变化规律。并在悬浮试验台上做悬浮试验,研究苜蓿段长度对悬浮速度的影响。

关键词：薄层干燥苜蓿段长度干燥速度悬浮速度

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棉花悬浮速度特性仿真分析与实验研究

新疆大学学报（自然科学版）（中英文） 2023年第1期40卷 105-113页

作者：米娜尔・托列尼别克阿达依・谢尔亚孜旦新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830017

针对目前采棉机气力输送管道易产生输送不畅和堵塞的问题,结合棉花的特点,以颗粒空气动力学理论为基础,分析了棉团尺寸、密度和气力输送管径等因素对悬浮速度的影响.利用Fluent软件仿真了棉团对管道内气流场特性的影响,并进行了实验研究... 详细信息

针对目前采棉机气力输送管道易产生输送不畅和堵塞的问题,结合棉花的特点,以颗粒空气动力学理论为基础,分析了棉团尺寸、密度和气力输送管径等因素对悬浮速度的影响.利用Fluent软件仿真了棉团对管道内气流场特性的影响,并进行了实验研究.仿真结果表明:在气力输送过程中,气流在棉团下游区形成湍流;当增大棉团直径时,湍流强度也增大,导致输送棉团的阻力增加,使输送气流速度降低.实验结果表明:棉团尺寸大小、密度和气力输送管径影响悬浮速度;悬浮速度随棉团直径的增大而减小,随密度的增大而增大;当占挤系数小于50%时,理论、仿真和实验值较吻合,验证了仿真结果的合理性.通过考虑风机选型和减少能耗,将棉花悬浮速度范围确定在7.55-12.00 m/s.研究结果有助于确定气力输送管道的设计参数,为采棉机气力输送管道结构和工作参数的优化设计以及确定最佳风机型号提供理论依据.

关键词：棉团悬浮速度边界层分离湍流强度气力输送