沼液沼渣暗灌施肥机械的研制及关键部件的仿真概述

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1、沼液沼渣暗灌施肥机械的研制及关键部件的仿真概述1引言1.1研究背景与意义近年来我国经济的持续高速发展，我国对能源的消费和需求也逐年增加图1-1为我国、美国和世界平均水平能源消费结构图，从图中可以看出过去10年，我过能源消费总量由2001年的15.04亿t增加到2010年的32.5亿t,年均增长8%左右。这样快速增加的能源需求趋势给我国的能源供应带来更大的压力，我国经济对能源的依赖程度也越来越大。根据预测，在现有的经济增长方式、增长率预期和现有的经济政策，2020年之前我国的能源需求仍将快速增长，在低碳政策的引导下

2、，我国2020年的能源需求控制在45.52亿t标煤[4]。因此，在化石能源日趋枯竭的情况下，寻找一种替代能源得到了越来越多的关注。生物质能是通过光合作用把太阳能以化学能形式固定在有机体中的一种能源形式，是一种保护环境和可再生能源，是一种理想的替代能源。沼气发酵技术能够利用人类社会生产和生活产生的有机固体、液体等环境污染排放物通过厌氧发酵获得清洁能源，变废为宝，既能够缓解能源供应压力，又能够防治环境污染，在当今人们追求安全环保、循环经济、可持续发展和低碳经济的生活中成为热点。1.2国内外研究现状西方国家对牲畜粪便等

3、有机泥浆在农业中作为有机施肥资源化利用由来已久，图1-4为西方国家早期表面施沼液沼澄有机肥。表面施肥具有效率高、处理沼肥的能力强，结构简单，是低成本高效益的施肥方式，得到广泛的应用。但是这种施肥方式对有机肥的利用率不高，大量的氨氮挥发进入到空气中导致臭气污染。同时氦气也是一种温室气体，氨的大量挥发对温室效应有一定的影响。地表的有机肥在地表径流的作用下容易污染水源，形成水污染。上世纪70年代,在西欧发达国家由于工业的高度发达，对工业的环境保护方面要求严格，农业生产对生态环境产生的负面影响所占的比重越来越大，农业生产

4、氨氮的排放占大气氨氮的90%，其中牲畜粪便的表面施肥引起的氨氮排放占46%(S.Rahmaneta2001),农业生产中的环境污染问题得到越来大的关注[31_33]。注射式泥衆施肥机构的研宄始于1970s后期，1977年英国的McKyesE等设计出一种用于施肥的注入式泥浆施肥结构如图1-6所示，将有机泥衆作为有机肥注入到地表以下供应作物根部，同时上层土壤又能对己经注入的泥衆覆盖，减少了肥料中氨的挥发。注射式施肥结构施肥过程中由于土壤扰动对农作物有一定的伤害导致该结构的施肥系统没有应用到农作物的耕地上，大多数都应用

5、于牧草地。同时注射式施肥结构施肥相比表面施肥时需要额外的巨大的牵引动力和垂直压力。这一时期的有机泥菜施肥都是以大的施肥量为主，达到100-200ha/m3。..2沼液的物性参数的测定2.1沼液沼遣的界定沼液沼渣的利用的研究大多都是关于沼液沼渣对作物的肥效、浸种、土壤的改良等，还没有大规模资源化的利用，所有目前沼液沼渔的概念还没有权威的界定。每个研究工对沼液沼渣的理解和定义都是根据各自的发酵工艺、发酵装置不同而得到的发酵剩余物以及对其的利用方式的不同。许多研究工认为沼液是发酵剩余物经过沉降后上部分的液体；还有的研宄

6、工作人员认为将发酵剩余物搅拌均勾得到的就是沼液；有的科研工认为从厌氧发酵装置中得到的固形物称为沼渣，其余的发酵剩余物称为沼液；还有的科研工认为在厌氧发酵装置中自然沉降底部的沉降物称为沼渣，其余的被认为是沼液从较大规模的沼气工程来看，因为沼气工程都是一个连续的厌氧发酵过程，发酵料液和剩余物在发酵装置中进行输送，因此,我认为在发酵装置中能直接排出的发酵剩余物为沼液，沼液中含有全部的溶于水的部分，全部的不溶于水但是和水混合在一起的装状有机复合物，以及部分不溶于水且经过聚集和沉淀形成的沉积物中随这排出的部分。而剩余的不能

7、排出的沉积物则认为是沼澄。沼液的表观感觉为一直粘性较大的楽状流体混合极少量的固行物，对于不同的沼气工程来说沼液物理性状表现差异较大，影响因素较多。其中最主要的印象因素为总固体含量，其次为发酵工艺，沉降时间，发酵装置等。在工艺成熟、规模较大的沼气工程中，发酵物料分解的较为完全，这样获得的沼液中含有的固形物很少[52]。自然界中的流体按照是否满足牛顿内摩擦定律分为牛顿流体和非牛顿流体，对于纯液体和低分子量溶液这类流体流动过程中剪应力不随流速的改变而改变,满足了牛顿内摩擦定律，属于牛顿流体。..2.2物性参数的测量沼液

8、的表观特征影响因素众多，如总固体浓度TS、发酵工艺、发酵物料、发酵装置等，其中最重要也是最普遍的影响因素为re;密度是物质的最基本物性参数之一，沼液的密度能反应其表观特征，是计算沼液流变性分析的基本参数之一；點度是区分牛顿流体和非牛顿流体的区别的一个重要参数，是流体的流变性分析的最重要的物性参数之。旋转法测定液体黏度时，流体运动假的如下条件：（丨）两筒为无限长；（2)圆筒