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大田水肥一体化混肥器设计与试验研究
摘要:由于当前市场上没有既适合大田大面积灌溉、混肥精度又高的水肥一体化系统ꎬ故在旁路式结构设计中增加静
态混合器替换主管道ꎬ以提高混肥均匀性为重点进行研究ꎬ对混肥部件进行了优化改进ꎮ利用混合器自身结构ꎬ在不需要
外接能源的条件下ꎬ使得水肥充分混合ꎬ不仅能够满足大面积灌溉要求ꎬ而且可以保证混肥精度ꎮ基于流体力学及ＣＦＤ基
本原理ꎬ通过Ｆｌｕｅｎｔ软件分析水肥混合过程中ＳＫ型静态混合器混合单元数ꎬ以及长径比对水肥混合性能和压降的影响ꎬ
以此找出混合器的最佳结构参数ꎬ并对其结构做了改进ꎬ设计出了开沟式静态混合器ꎮ
关键词:水肥一体化系统ꎻ静态混合器ꎻ混肥精度ꎻ开沟式
由于传统旁路式混肥采用空管道ꎬ无法实现均匀
０引言
混肥ꎬ传感器也无法精准检测及反馈数据ꎮ为此ꎬ在旁
精准水肥一体机按是否带混肥桶分为旁通注入管路式结构上设计增加静态混合器替换主管道ꎮ为了进
道混合型和混肥桶混合型两种ꎬ分别对应“旁路式”和一步提高混合器的混肥能力和降低压损ꎬ通过数值分
[１]
“主路式”ꎮ对于大面积混肥精度要求不高场合ꎬ通析和仿真的方法进行优化设计ꎬ并对结构进行改进ꎬ使
常采用“旁路式”ꎬ小面积混肥精准场合采用“主路混肥能力及压损大幅提升ꎬ传感器可检测、反馈准确的
[２]
式”ꎮ数据ꎮ
旁通注入管道混合型是在主管道外并联旁路通道
１水肥混合器的概述
混肥ꎬ混合后的肥料再与主管道中的灌溉水冲刷混合ꎬ
无法保证混肥的精准ꎬＥＣ、ｐＨ传感器也无法精准测量ꎻ１.１静态混合器工作原理分析
但其运行连贯ꎬ可满足大面积灌溉及混肥精度要求不ＳＫ型静态混合器通常由外壳、进药管、混合单元
高的大田场合ꎮ另外ꎬ大田作物需经常灌溉清水ꎬ使用和两端法兰组成ꎬ结构本身不提供动力ꎬ而是通过液
[５]
旁路式可明显降低能耗ꎬ此时文丘里不吸肥ꎬ增压泵也体压损形成混合能源ꎬ如图１所示ꎮ每段混合器由
无需启动ꎮ一个左旋或右旋的１８０°旋转扭曲的固定螺旋叶片组
混肥桶混合型是通过文丘里将母液桶中的水肥液成ꎬ安装时相邻两段螺旋叶片的旋向相反并垂直交错
[６]
注入到混肥桶中ꎬ与混肥桶内的清水混合稀释ꎬ通过９０°ꎬ流体经过这些混合单元后达到混合的目的ꎮ
ＥＣ、ｐＨ传感器对桶内的水肥浓度进行实时检测ꎬ通过
闭环控制系统控制文丘里电磁阀的通断频率ꎬ实现水
[３]
肥浓度的精确调节ꎮ混肥桶式混肥精度高ꎬ但由于
受混肥桶体积限制ꎬ无法保证大面积连续灌溉ꎬ使用主图１静态混合器结构示意图
路式混肥桶灌溉清水也需启动双泵ꎬ会增加能耗及运Ｆｉｇ.１Ｓｔａｔｉｃｍｉｘｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｈｅｍａｔｉｃ
[４]
行成本ꎮ１.２混合器混合性能评价指标
评价静态混合器性能优劣最重要的指标为混合
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