2+文丘里施肥器调控方式的试验与分析.doc

文丘里施肥器调控方式的试验与分析冯瑞珏,洪添胜*,李加念,叶智杰,卢加纳(华南农业大学工程学院南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,广州510642)摘 要:在水肥滴灌一体化设施中,为优选文丘里施肥器的最佳调控方式,以规格为32mm的并联式文丘里施肥器为对象,在文丘里施肥器的进水口、出水口和与水管的并联连接处三个位置安装球阀调节压差进行试验。试验结果表明:在进水口处调节压差,浓度始终大于20%;在与水管的并联连接处调节压差,虽可实现对浓度的调节,但进口流量与压差成非线性关系;在出水口处调节压差,可在1~10%范围内调节浓度,且浓度与压力比的关系可用二次多项式表示(R2>),进口流量与进口压力、压差的乘积成线性正相关关系(R2>),因此在出水口处调节压差能实现对进口流量和浓度的准确调控。关键词:文丘里施肥器;压差;浓度;控制性能中图分类号: 引 言滴灌施肥具有省时、省力、省肥以及施肥均匀等特点,是作物高产、高效生产、优质的重要技术手段[1-2]。滴灌系统中施肥装置是非常重要的设备之一。目前滴灌系统中常用的施肥装置有压式、注入式,自压式等方式的压差施肥器、注肥泵、文丘里施肥装置等[3-4]。其中文丘里施肥器以其结构简单,无需附加动力,无转动部件,造价低而得到广泛应用[5]。目前对文丘里施肥器的研究手段主要集中于应用试验与数值模拟的方法优化文丘里管结构、优化其工作性能。如基于流体力学理论,有学者建立了临界流量和吸肥量的理论模型[6-8],随后提出了文丘里管结构参数对吸肥性能的影响,建立了前后压差、进出口压力比与浓度之间的关系式[9-10]。但并未提出在不同位置处产生压差使文丘里施肥器吸肥时,其调控方式的异同。为此,本文对文丘里施肥器进行试验,找出在不同位置处调节压差对文丘里施肥器吸肥性能的影响,进而获取一种对文丘里施肥器最佳的调控方式,为文丘里施肥器精确运行提供理论与实践基础。1 。试验装置如图1所示。文丘里施肥器两端与PVC管(直径为32mm)并联连接。吸肥管的直径为12mm,为防止在高压差的情况下,吸肥管变形造成吸肥不畅的问题,选用材料为硬质胶管作为吸肥管。为防止肥料混合液逆流,对水源造成污染,在距离文丘里管进水口1m处安装逆止阀(见图1中的4)。图1中的1、2和3为球阀,5、6为流量变送器LWGB-15(量程6m3/h,精度±%),用于测量文丘里施肥器进水口与出水口的主管道流量。图1中的7、8为压力变送器AOB-131(量程1MPa,),用于检测文丘里施肥器的进水口与出水口的主管道压力。试验所需的流量和压力,由华南农业大学工程学院国家柑橘机械研究室研制的自动恒压装置(恒压值为1MPa,精度±)供给。。、。每个进口压力下,分别调节图1所示的1、2和3三个位置球阀的开度,从而获取不同的压差Δp(进口压力与出口压力的差值记为压差)。记录通过文丘里施肥器的进口流量Q1、出口流量Q2、进口压力p1和出口压力p24个工作参数,并用SPSS((StatisticalPackageforSocialScience)、excel等软件对试验数据进行处理,找出工作参数间的关系,从而优选出一种最佳的调控方式。用常温清水模拟肥液介质,出口流量与进口流量的差值记为吸肥量q。试验过程中不断对肥液桶补水,使文丘里施肥器的吸肥口与液面高差为(23±)cm。所有试验数据在进出口压力、流量稳定后读取,重复读取3次。流量变送器采用两线制连接,用数字万用表(型号为FLUKE18B)读取电流值,然后根椐产品说明书提供的转换公式(1)将电流转换为流量。(1)式中:Q——实际流量,m3/h;QF——流量测量上限值,m3/h;I——电流输出,mA。(如图1)关闭以及球阀3(如图1)全开,调节球阀1(如图1)的开度获取不同的压差进行试验。由试验可得,调节球阀1的开度,可以显著改变进口压力,开度越大,进口压力越大。随着进口压力的升高,。,,这是由于进口压力增大时,进口流量增多,液体充满管道,从而出口压力增大。试验数据如图2和图3所示。