一种堆体阻力测定装置及阻力系数获取方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种堆体阻力测定装置及阻力系数获取方法，其包括风洞主体、通风量采集系统、金属孔板容器、通风系统、进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统；风洞主体由出口段、第一风洞收缩段、第一风洞稳定段、风洞试验段、第二风洞稳定段、第二风洞收缩段和进口段构成；出口段依次与第一风洞收缩段、第一风洞稳定段、风洞试验段、第二风洞稳定段、进口段和第二风洞收缩段连接；位于出口段处设置有通风量采集系统，并在风洞试验段内设置有金属孔板容器，通风系统与金属孔板容器连接，进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统都与风洞试验段连接。本发明专利技术可得到整个堆肥阶段堆体的阻力及阻力系数，为堆体内部环境条件进行CFD模拟奠定了基础。

A Reactor Resistance Measuring Device and Method for Obtaining Resistance Coefficient

The invention relates to a reactor resistance measurement device and a resistance coefficient acquisition method, which comprises a main body of a wind tunnel, a ventilation volume acquisition system, a metal orifice plate container, a ventilation system, an intake air temperature control and regulation system and a flow static pressure difference measurement system; the main body of a wind tunnel consists of an outlet section, a contraction section of the first wind tunnel, a first wind tunnel stability section, a wind tunnel test section, a second wind tunnel stability section and a second wind tunnel static pressure difference measurement system. The exit section is connected with the first wind tunnel contraction section, the first wind tunnel stabilization section, the wind tunnel test section, the second wind tunnel stabilization section, the inlet section and the second wind tunnel contraction section in turn; the outlet section is equipped with a ventilation collection system, and the metal orifice plate container is installed in the wind tunnel test section, and the ventilation system is connected with the metal orifice plate container, and the inlet air temperature is controlled. Both the regulating system and the aerostatic pressure difference measurement system are connected with the wind tunnel test section. The invention can obtain the resistance and resistance coefficient of the compost body in the whole composting stage, which lays a foundation for CFD simulation of the internal environmental conditions of the compost body.

【技术实现步骤摘要】
一种堆体阻力测定装置及阻力系数获取方法
本专利技术涉及一种堆肥测试领域，特别是关于一种堆体阻力测定装置及阻力系数获取方法。
技术介绍
影响堆肥效果的过程参数包括堆体内部温度及氧气浓度等，而通风是影响温度、氧气浓度及其分布的重要因素之一。现阶段主要通过现场测试或理论计算探究堆体内部温度值、氧气浓度及其分布，从而评估通风系统的效果。但现场测试存在着测点有限、试验时间长、实验变量难以控制和成本高的缺陷；理论计算适用范围有限，无法计算较复杂的非线性流动现象。在通风系统研究方面，除以上研究方法，CFD(近代流体力学)亦得到广泛应用。CFD是使用数值方法通过计算机对流体力学的控制方程进行求解，以此来分析流场流动。其能克服测点有限的问题，输出的结果更为全面，可对气流模式进行定量和定性分析。CFD具有省时、省力、经济及高效的特点，在广泛应用于工民建内通风系统的研究上。但在堆肥通风系统中的研究较为少见。在进行CFD模拟之前，为了减少网格数量，降低计算时间，需要对堆体模型进行合理简化。对于疏松多孔的堆肥底物而言，可行的模型简化方式之一为将其简化为多孔介质。而为将多孔介质模型运用到堆体环境模拟中，需要计算出多孔介质的阻力系数。阻力系数通过回归气流进风速度及气流通过堆体后的静压降得出。由于堆体在整个堆肥过程中孔隙度会发生变化，所以需要在不同堆肥阶段对堆体的气流阻力进行测量。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种堆体阻力测定装置及阻力系数获取方法，其能得到整个堆肥阶段堆体的阻力及阻力系数，操作简单，实用性强，且对堆肥过程影响较小。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种堆体阻力测定装置，其包括风洞主体、通风量采集系统、金属孔板容器、通风系统、进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统；所述风洞主体由出口段、第一风洞收缩段、第一风洞稳定段、风洞试验段、第二风洞稳定段、第二风洞收缩段和进口段构成；所述出口段依次与所述第一风洞收缩段、所述第一风洞稳定段、所述风洞试验段、所述第二风洞稳定段、所述进口段和所述第二风洞收缩段连接；位于所述出口段处设置有所述通风量采集系统，并在所述风洞试验段内设置有所述金属孔板容器，所述通风系统与所述金属孔板容器连接，所述进风气流温控调节系统和所述气流静压差测量系统都与所述风洞试验段连接。进一步，所述通风量采集系统包括负压风洞风机、风洞风机变频器、风洞流量计和流量数据采集仪；所述负压风洞风机设置在所述出口段的出口处，所述负压风洞风机的控制端与所述风洞风机变频器连接；位于所述出口段侧壁上设置有所述风洞流量计，所述风洞流量计将采集到的所述出口段内风量数据传输至所述流量数据采集仪。进一步，所述通风系统包括堆肥系统通风管道、堆肥通风正压风机、通风变频器和PLC；所述堆肥系统通风管道一端位于所述金属孔板容器的底部，所述金属孔板容器内装满堆肥；所述堆肥系统通风管道另一端与所述堆肥通风正压风机的出口连接，所述堆肥通风正压风机的控制端经所述通风变频器与所述PLC连接。进一步，位于所述金属孔板容器底部的所述堆肥系统通风管道上设置有若干小孔。进一步，所述进风气流温控调节系统包括进风气流加热器、加热变频器、进风温度探头、堆体温度探头、显示器和所述PLC；所述风气流加热器设置在所述进口段的前端，所述风气流加热器的控制端经所述加热变频器与所述PLC连接；位于所述风洞试验段内，在所述金属孔板容器外部靠近所述进口段侧设置有所述进风温度探头；位于所述金属孔板容器的堆肥内，设置有若干所述堆体温度探头；所述进风温度探头和所述堆体温度探头将采集到的温度信息传输至所述PLC，所述PLC根据接收到的信息控制所述加热变频器工作；所述进风温度探头和所述堆体温度探头采集到的温度信息还传输至所述显示器。进一步，所述气流静压差测量系统包括压力探头、压差计和数据采集器；位于所述第二风洞稳定段内，靠近所述风洞试验段处设置有所述压力探头，在所述风洞试验段内所述金属孔板容器外部靠近所述第一风洞稳定段处也设置有所述压力探头；所述压力探头将检测到的压力信号经所述压差计传输至所述数据采集器。进一步，所述进口段的进风口处设置有蜂窝器。进一步，位于所述进口段的所述蜂窝器内侧设置有两块阻尼网。一种基于上述装置的堆体阻力系数获取方法，其包括以下步骤：1)在金属孔板容器为空置状态时，在至少5个等级的风洞通风量情况下分别测量与之对应的风洞试验段气流阻力；2)将金属孔板容器内装满堆肥，在与步骤1)相同的风洞通风量情况下分别测量与此风速下对应的风洞试验段气流阻力；3)根据堆体温度探头与进风温度探头所测得温度，通过PLC调控加热变频器运行，从而调节进风气流加热器的功率，使得进风温度与堆体温度无差异；通过风洞风机变频器调节负压风洞风机风量，与步骤1)、步骤2)中通风量相同，重复步骤1)，得到不同通风量下在某一堆肥阶段气流经过风洞试验段的阻力；4)将金属孔板容器1分别为空置及装满堆体时，在相同通风量情况下得到的气流阻力相减，取绝对值，可得到在不同通风量情况下堆体的气流阻力；5)根据风洞气流流量与风洞进风速度的关系式，得到不同通风量对应的进风速度；将不同进风速度及相应情况下的堆体阻力进行一元二次回归，且设置常数项为零，得到在某一堆肥阶段堆体的阻力系数；6)在堆体产热量变化幅度为10％时，或1天/次时，两者中选取小值，开启负压风洞风机，重复步骤1)至步骤5)，得到堆肥整个阶段堆体的阻力系数。进一步，风洞气流流量与风洞进风速度的关系式为：Q＝VS，式中，Q为风洞气流流量，单位为m3s-1；V为风洞试验段气流速度，单位为ms-1；S为风洞试验段截面积，单位为m2。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术采用正压送风，堆体通风量根据堆体内部温度调节，与实际堆肥情况一致。2、本专利技术的风洞进风温度根据堆体内部温度进行调节，避免风洞通风带走堆体热量，影响堆肥过程。3、本专利技术可对整个堆肥过程堆体阻力进行测定，获得阻力系数，操作简单，实用性强。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的蜂窝器结构示意图；图3是本专利技术的阻尼网结构示意图；图4是本专利技术的堆肥通风系统风管平面示意图。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1～图4所示，本专利技术提供一种堆体阻力测定装置，其包括风洞主体、通风量采集系统、金属孔板容器1、通风系统、进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统。风洞主体由出口段2、第一风洞收缩段3、第一风洞稳定段4、风洞试验段5、第二风洞稳定段6、第二风洞收缩段7和进口段8构成；出口段2依次与第一风洞收缩段3、第一风洞稳定段4、风洞试验段5、第二风洞稳定段6、进口段8和第二风洞收缩段7连接。位于出口段2处设置有通风量采集系统，并在风洞试验段5内设置有金属孔板容器1，通风系统与金属孔板容器1连接。进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统都与风洞试验段5连接。在一个优选的实施例中，通风量采集系统包括负压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆体阻力测定装置，其特征在于：包括风洞主体、通风量采集系统、金属孔板容器、通风系统、进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统；所述风洞主体由出口段、第一风洞收缩段、第一风洞稳定段、风洞试验段、第二风洞稳定段、第二风洞收缩段和进口段构成；所述出口段依次与所述第一风洞收缩段、所述第一风洞稳定段、所述风洞试验段、所述第二风洞稳定段、所述进口段和所述第二风洞收缩段连接；位于所述出口段处设置有所述通风量采集系统，并在所述风洞试验段内设置有所述金属孔板容器，所述通风系统与所述金属孔板容器连接，所述进风气流温控调节系统和所述气流静压差测量系统都与所述风洞试验段连接。

【技术特征摘要】
1.一种堆体阻力测定装置，其特征在于：包括风洞主体、通风量采集系统、金属孔板容器、通风系统、进风气流温控调节系统和气流静压差测量系统；所述风洞主体由出口段、第一风洞收缩段、第一风洞稳定段、风洞试验段、第二风洞稳定段、第二风洞收缩段和进口段构成；所述出口段依次与所述第一风洞收缩段、所述第一风洞稳定段、所述风洞试验段、所述第二风洞稳定段、所述进口段和所述第二风洞收缩段连接；位于所述出口段处设置有所述通风量采集系统，并在所述风洞试验段内设置有所述金属孔板容器，所述通风系统与所述金属孔板容器连接，所述进风气流温控调节系统和所述气流静压差测量系统都与所述风洞试验段连接。2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述通风量采集系统包括负压风洞风机、风洞风机变频器、风洞流量计和流量数据采集仪；所述负压风洞风机设置在所述出口段的出口处，所述负压风洞风机的控制端与所述风洞风机变频器连接；位于所述出口段侧壁上设置有所述风洞流量计，所述风洞流量计将采集到的所述出口段内风量数据传输至所述流量数据采集仪。3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述通风系统包括堆肥系统通风管道、堆肥通风正压风机、通风变频器和PLC；所述堆肥系统通风管道一端位于所述金属孔板容器的底部，所述金属孔板容器内装满堆肥；所述堆肥系统通风管道另一端与所述堆肥通风正压风机的出口连接，所述堆肥通风正压风机的控制端经所述通风变频器与所述PLC连接。4.如权利要求3所述装置，其特征在于：位于所述金属孔板容器底部的所述堆肥系统通风管道上设置有若干小孔。5.如权利要求3所述装置，其特征在于：所述进风气流温控调节系统包括进风气流加热器、加热变频器、进风温度探头、堆体温度探头、显示器和所述PLC；所述风气流加热器设置在所述进口段的前端，所述风气流加热器的控制端经所述加热变频器与所述PLC连接；位于所述风洞试验段内，在所述金属孔板容器外部靠近所述进口段侧设置有所述进风温度探头；位于所述金属孔板容器的堆肥内，设置有若干所述堆体温度探头；所述进风温度探头和所述堆体温度探头将采集到的温度信息传输至所述PLC，所述PLC根据接收到的信息控制所述加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟海波，程琼仪，沈玉君，程红胜，
申请(专利权)人：农业部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11