發(fā)布時間：2021-09-05 15:15

　　隨著植物工廠相關技術的不斷成熟以及消費者對高品質(zhì)蔬菜需求的不斷提高,空間大型化、栽培密集化的生產(chǎn)型植物工廠建設規(guī)模不斷擴大。常規(guī)空調(diào)+風道的環(huán)控方式受植物葉片生理活動及冠層邊界層阻力影響,難以保證栽培區(qū)域各處氣流均勻,導致溫度場、濕度場與設定值出現(xiàn)偏差,部分區(qū)域熱量積累嚴重,能源利用效率較低,環(huán)控效果較差。與此同時,蔬菜在這一環(huán)境下會出現(xiàn)生長受限,病害增加,產(chǎn)量降低等現(xiàn)象,達不到未來植物工廠對產(chǎn)量和品質(zhì)的需求。針對這一問題,本研究提出針對各栽培區(qū)進行精準微環(huán)境調(diào)控的解決思路,并首次提出以栽培板和營養(yǎng)液間空氣層作為氣流通道,將適宜參數(shù)空氣直接輸送至蔬菜周圍的解決方案。研究對根域通風這一創(chuàng)新的氣流組織形式以及蔬菜常規(guī)環(huán)控方式（CEC）下的氣流分布特征進行了CFD（Computational Fluid Dynamics）模擬,對蔬菜冠層上部自下而上及側(cè)向通風氣流特征進行了描述,明確了常規(guī)環(huán)控方式存在的問題,探明了根域通風的理論可行性。為了驗證模擬的準確性,研究開發(fā)出根域通風系統(tǒng)（RV）,以定植栽培20天后的生菜作為試材,在同一環(huán)境條件下對低速連續(xù)通風（LCRV）、高速間隔通風（HIRV）與... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

本研究的技術路線圖

作物模型驗證試驗在中國農(nóng)業(yè)科學院開放式風洞中進行。風洞試驗段為940mm(長)×600mm(寬)×600mm(高),由5mm厚的聚苯乙烯板制成。氣流由直徑500mm、最大轉(zhuǎn)速1450rpm的風機供給,最大風速可達5m·s-1。試驗采用單層栽培系統(tǒng)進行生菜水培,成熟生菜冠層高度可達100mm。因此,研究采用處于收獲期的完全成熟的生菜用于模擬影響植物工廠氣流分布的最壞情況。圖2-1為風洞裝置及測點分布圖,其中靠近生菜冠層的測點5個,其余測點32個。風洞試驗采用6株成熟生菜(var.ramosa Hort.)進行,生菜種植在面積約0.6 m×0.4 m的栽培板上。植株冠層平均高度為100 mm,葉面積指數(shù)(LAI,Leaf Area Index)為4.7。當種植密度為21株·m-2,植株在x、y方向的間距均為220mm�？諝馑俣葴y量點位于8個高度(200 mm、250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm和550 mm)如圖2-1所示。利用熱線風速計(Climomaster 6501-BG,日本加野麥克斯公司)測量氣流速度。將風洞內(nèi)部37個點的實驗測量值與相應的模擬數(shù)據(jù)進行比較,并計算每個點的百分比誤差,以評估多孔介質(zhì)特性的準確性。

該研究設計制造了一套根域通風(RV,root zone ventilation)系統(tǒng),其工作原理如圖2-2所示。植物工廠環(huán)境空氣經(jīng)風機導入栽培板下方與營養(yǎng)液面上方的空氣層中(高度20 mm),經(jīng)栽培板蔬菜定植孔周圍預留的通氣孔自下而上排出,調(diào)節(jié)植物微環(huán)境。RV系統(tǒng)主要由離心風機(BFB1212HH,臺達電子企業(yè)管理有限公司)及其控制系統(tǒng)組成。其中,風機出風口通過一連接管(108 mm×30 mm)固定于栽培板一端(圖2-3a),在控制系統(tǒng)作用下可調(diào)整其工作時間,運行間隔及轉(zhuǎn)速。試驗栽培槽規(guī)格0.7m×1.5 m,使用2塊栽培板覆蓋,共32個定植孔(4行8列)。圍繞各栽培孔使用電熱開孔器均勻開8個直徑5 mm的通氣孔(通氣單元),孔心至栽培孔中心20 mm(圖2-3b)。為了準確的測量風速,我們采用薄塑料板進行彎折制作一直筒風管,其半徑剛好能夠覆蓋整個通氣單元,其高度在栽培板與光源板間距范圍內(nèi)盡量長,并與光源板保持一定距離,使通氣單元中各通氣孔的氣流在直筒風管內(nèi)充分混合后從頂端流出。最終確定所用直筒風管半徑48 mm,高300 mm。在距該風管頂端50 mm處開一直徑9 mm的風速檢測孔(圖2-3c),用于風速檢測。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3385584