水產長距離運輸保證鮮活需要保持水產原生存環(huán)境的壓力、水質、溶氧度等條件,其中溶氧度直接關系水產的存活,因此增氧裝置的設計成為活體水產運輸的關鍵技術之一。為了解決電解水增氧方式能耗大、難以小型化的問題,該研究設計了適用于小型水產運輸箱的電解水增氧裝置。首先根據計算流體力學軟件仿真計算結果設計了裝置中可在正負電極間產生恒穩(wěn)均勻流場的整流結構參數;然后通過試驗探索水溶氧和裝置總能耗在電解電壓與水交換流量影響下的關系。試驗結果表明:在容積為8×10^-3 m³的箱體內,采用直流電解,當電解電壓為37V、水交換流量為6.97×10^-5m³/s時,總能耗最低為39.39 kJ。該裝置設計和試驗結果可為電解水增氧方法在水產運輸和養(yǎng)殖中的實際應用提供了依據。 

【文章來源】：農業(yè)工程學報. 2020,36(18)北大核心EICSCD

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

電解水增氧裝置結構圖

小型活體水產運輸箱具備3種工作模式，當活體水產存在缺氧情況需要快速增氧的時候，電解電壓調節(jié)為最高電解電壓，啟動快速增氧模式生成大量氧氣泡，實現快速增氧。一般使用采用無氣泡增氧模式，緩慢增氧，使氧氣充分溶于水中，不溢出氣泡。當運輸箱只運輸小量水產或處于待機模式時，啟動低功耗模式，實現節(jié)能。為了實現無氣泡增氧模式與低能耗模式，后文通過試驗探索水溶氧規(guī)律和裝置總能耗在電解電壓與水交換流量雙變量影響下的關系。2 關鍵部件參數設計

為了使水管中流場穩(wěn)定，減少紊流對電解水效果的影響，也為了使富氧水與乏氧水更充分的進行交換，需要對水管中的整流結構進行合理的選擇。運用計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）軟件Flow Simulation進行仿真分析，整流裝置的結構參數D1～D4作為設計變量。采用控制變量法確定參數取值范圍，即分別控制3個變量不變，調整另外一個變量從小到大進行仿真試驗。D1為整流板孔徑，孔徑太小會減小流量，降低乏氧水與富氧水交換效率，太大會削弱整流效果。擋流板直徑D2從循環(huán)水泵的出水口徑大�。�8 mm）開始選取，逐漸增大。擋流板距離入水口距離D3、整流板距離入水口距離D4根據裝置整體尺寸約束的限制從小到大選取。首先控制D1、D2、D4保持不變，D3從小到大進行試驗，根據總體設計尺寸限制選擇D3分別為10、15、30、45 mm。圖4a為D3為15和45 mm的仿真對比圖，從流線可知，擋流板的作用會使水體在入水口與整流板之間形成強烈的漩渦，使水體壓縮儲存能量。擋流板距離入水口距離D3越小，漩渦范圍越小，壓縮存儲的能量越大，經過整流板后的水體整流效果越好，流線越趨于平行；D3越大，漩渦范圍越大，水體有足夠的空間形成紊流而消耗能量，整流后流線不規(guī)則，整流效果差。

【參考文獻】：
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本文編號：3444160