小型活体水产运输箱电解水增氧装置设计与试验
发布时间：2021-10-19 04:35
水产长距离运输保证鲜活需要保持水产原生存环境的压力、水质、溶氧度等条件,其中溶氧度直接关系水产的存活,因此增氧装置的设计成为活体水产运输的关键技术之一。为了解决电解水增氧方式能耗大、难以小型化的问题,该研究设计了适用于小型水产运输箱的电解水增氧装置。首先根据计算流体力学软件仿真计算结果设计了装置中可在正负电极间产生恒稳均匀流场的整流结构参数;然后通过试验探索水溶氧和装置总能耗在电解电压与水交换流量影响下的关系。试验结果表明:在容积为8×10-3 m3的箱体内,采用直流电解,当电解电压为37V、水交换流量为6.97×10-5m3/s时,总能耗最低为39.39 kJ。该装置设计和试验结果可为电解水增氧方法在水产运输和养殖中的实际应用提供了依据。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
电解水增氧装置结构图
小型活体水产运输箱具备3种工作模式，当活体水产存在缺氧情况需要快速增氧的时候，电解电压调节为最高电解电压，启动快速增氧模式生成大量氧气泡，实现快速增氧。一般使用采用无气泡增氧模式，缓慢增氧，使氧气充分溶于水中，不溢出气泡。当运输箱只运输小量水产或处于待机模式时，启动低功耗模式，实现节能。为了实现无气泡增氧模式与低能耗模式，后文通过试验探索水溶氧规律和装置总能耗在电解电压与水交换流量双变量影响下的关系。2 关键部件参数设计
为了使水管中流场稳定，减少紊流对电解水效果的影响，也为了使富氧水与乏氧水更充分的进行交换，需要对水管中的整流结构进行合理的选择。运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）软件Flow Simulation进行仿真分析，整流装置的结构参数D1～D4作为设计变量。采用控制变量法确定参数取值范围，即分别控制3个变量不变，调整另外一个变量从小到大进行仿真试验。D1为整流板孔径，孔径太小会减小流量，降低乏氧水与富氧水交换效率，太大会削弱整流效果。挡流板直径D2从循环水泵的出水口径大小（8 mm）开始选取，逐渐增大。挡流板距离入水口距离D3、整流板距离入水口距离D4根据装置整体尺寸约束的限制从小到大选取。首先控制D1、D2、D4保持不变，D3从小到大进行试验，根据总体设计尺寸限制选择D3分别为10、15、30、45 mm。图4a为D3为15和45 mm的仿真对比图，从流线可知，挡流板的作用会使水体在入水口与整流板之间形成强烈的漩涡，使水体压缩储存能量。挡流板距离入水口距离D3越小，漩涡范围越小，压缩存储的能量越大，经过整流板后的水体整流效果越好，流线越趋于平行；D3越大，漩涡范围越大，水体有足够的空间形成紊流而消耗能量，整流后流线不规则，整流效果差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用手持技术探究石墨电极电解水的实验[J]. 钱莉,丁伟. 化学教育(中英文). 2020(13)
[2]异齿裂腹鱼幼鱼模拟麻醉运输研究[J]. 朱挺兵,龚进玲,刘艳超,刘海平,王万良,杨德国. 生物资源. 2020(03)
[3]我国“蓝色粮仓”建设思路与产业链重构[J]. 于会娟,牛敏,韩立民. 农业经济问题. 2019(11)
[4]国际渔业动态[J]. 熊敏思,王茜,崔雪森. 渔业信息与战略. 2019(03)
[5]延长鲮鱼和鲤鱼无水保活时间的条件研究[J]. 陆有飞,郑艳波,马瑞宁,蒋小珍. 农村经济与科技. 2019(14)
[6]浅析三种渔用麻醉剂应用研究现状[J]. 符映英,徐闪浪. 食品安全导刊. 2019(09)
[7]美洲鲥鱼种运输试验[J]. 施永海,严银龙,张海明,谢永德,刘永士,税春. 水产科技情报. 2019(02)
[8]长丰鲢大规格鱼种运输试验[J]. 梁克,王剑科,滕忠作,叶香尘. 科学养鱼. 2019(02)
[9]水产品保活技术研究进展[J]. 陈康健,徐彬彬,刘唤明,邓楚津,洪鹏志. 科技经济导刊. 2019(03)
[10]抗应激制剂在水产动物活体运输中的应用研究进展[J]. 张晓林,王秋荣,刘贤德. 渔业现代化. 2018(03)
硕士论文
[1]钛基析氧阳极材料的制备及应用[D]. 肖凤.西南科技大学 2019
[2]水产运输中抗生素检测技术的研究[D]. 申彤.南京理工大学 2019
本文编号：3444160
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
电解水增氧装置结构图
小型活体水产运输箱具备3种工作模式，当活体水产存在缺氧情况需要快速增氧的时候，电解电压调节为最高电解电压，启动快速增氧模式生成大量氧气泡，实现快速增氧。一般使用采用无气泡增氧模式，缓慢增氧，使氧气充分溶于水中，不溢出气泡。当运输箱只运输小量水产或处于待机模式时，启动低功耗模式，实现节能。为了实现无气泡增氧模式与低能耗模式，后文通过试验探索水溶氧规律和装置总能耗在电解电压与水交换流量双变量影响下的关系。2 关键部件参数设计
为了使水管中流场稳定，减少紊流对电解水效果的影响，也为了使富氧水与乏氧水更充分的进行交换，需要对水管中的整流结构进行合理的选择。运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）软件Flow Simulation进行仿真分析，整流装置的结构参数D1～D4作为设计变量。采用控制变量法确定参数取值范围，即分别控制3个变量不变，调整另外一个变量从小到大进行仿真试验。D1为整流板孔径，孔径太小会减小流量，降低乏氧水与富氧水交换效率，太大会削弱整流效果。挡流板直径D2从循环水泵的出水口径大小（8 mm）开始选取，逐渐增大。挡流板距离入水口距离D3、整流板距离入水口距离D4根据装置整体尺寸约束的限制从小到大选取。首先控制D1、D2、D4保持不变，D3从小到大进行试验，根据总体设计尺寸限制选择D3分别为10、15、30、45 mm。图4a为D3为15和45 mm的仿真对比图，从流线可知，挡流板的作用会使水体在入水口与整流板之间形成强烈的漩涡，使水体压缩储存能量。挡流板距离入水口距离D3越小，漩涡范围越小，压缩存储的能量越大，经过整流板后的水体整流效果越好，流线越趋于平行；D3越大，漩涡范围越大，水体有足够的空间形成紊流而消耗能量，整流后流线不规则，整流效果差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用手持技术探究石墨电极电解水的实验[J]. 钱莉,丁伟. 化学教育(中英文). 2020(13)
[2]异齿裂腹鱼幼鱼模拟麻醉运输研究[J]. 朱挺兵,龚进玲,刘艳超,刘海平,王万良,杨德国. 生物资源. 2020(03)
[3]我国“蓝色粮仓”建设思路与产业链重构[J]. 于会娟,牛敏,韩立民. 农业经济问题. 2019(11)
[4]国际渔业动态[J]. 熊敏思,王茜,崔雪森. 渔业信息与战略. 2019(03)
[5]延长鲮鱼和鲤鱼无水保活时间的条件研究[J]. 陆有飞,郑艳波,马瑞宁,蒋小珍. 农村经济与科技. 2019(14)
[6]浅析三种渔用麻醉剂应用研究现状[J]. 符映英,徐闪浪. 食品安全导刊. 2019(09)
[7]美洲鲥鱼种运输试验[J]. 施永海,严银龙,张海明,谢永德,刘永士,税春. 水产科技情报. 2019(02)
[8]长丰鲢大规格鱼种运输试验[J]. 梁克,王剑科,滕忠作,叶香尘. 科学养鱼. 2019(02)
[9]水产品保活技术研究进展[J]. 陈康健,徐彬彬,刘唤明,邓楚津,洪鹏志. 科技经济导刊. 2019(03)
[10]抗应激制剂在水产动物活体运输中的应用研究进展[J]. 张晓林,王秋荣,刘贤德. 渔业现代化. 2018(03)
硕士论文
[1]钛基析氧阳极材料的制备及应用[D]. 肖凤.西南科技大学 2019
[2]水产运输中抗生素检测技术的研究[D]. 申彤.南京理工大学 2019
本文编号：3444160
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