水稻浸種恒溫增氧輔助裝置設(shè)計(jì)分析

李冬 石建軍 張彤彤 郭華 王亮

摘要：水稻浸種催芽技術(shù)是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要環(huán)節(jié)。目前，大型工廠化集中浸種催芽車間，通過(guò)機(jī)電監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。本改進(jìn)方案通過(guò)改進(jìn)調(diào)整原理，由原來(lái)的區(qū)間溫度監(jiān)控、整體換水模式，變成實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)調(diào)整，讓水稻浸種催芽技術(shù)更加智能化，可靠性也更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：浸種催芽；水稻；工廠化

中圖分類號(hào)：S223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.005

基金項(xiàng)目：黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“大型水稻浸種催芽設(shè)備控溫系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究”，項(xiàng)目編號(hào)：201713453002

作者簡(jiǎn)介：李冬 （1972-），黑龍江友誼人，副教授，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化方面的教學(xué)和研究，E-mail：343528871@qq.com。

1基本狀況

浸種催芽是水稻高產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。為保證出芽質(zhì)量和適應(yīng)大規(guī)模種植，目前應(yīng)用較多的是工廠化集中浸種催芽，通過(guò)機(jī)電監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，單箱生產(chǎn)規(guī)?？梢赃_(dá)到20 t以上[1]。大規(guī)模生產(chǎn)存在的技術(shù)難點(diǎn)，主要在溫差控制上。較早的技術(shù)采用攪拌或循環(huán)水的方案，但種子安全狀態(tài)及溫度死角問題不能解決。目前應(yīng)用的技術(shù)，使用最多的方案是，溫度區(qū)間監(jiān)控，整體排放控溫?；静僮饕?guī)程是：浸種起始，水稻種子裝袋并在浸種催芽箱內(nèi)碼垛，安放感溫器探頭，調(diào)溫箱調(diào)水溫到 12～15 ℃，供調(diào)溫水到浸種催芽箱內(nèi)，若監(jiān)測(cè)到種子溫度不達(dá)標(biāo)，浸種催芽箱的水返回調(diào)溫箱，經(jīng)調(diào)溫后再加入浸種催芽箱內(nèi)，種子保溫 8～10 天，隨時(shí)準(zhǔn)備重復(fù)用水調(diào)溫，每天至少水循環(huán) 2 次[2]。

2存在問題

在實(shí)施中存在人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作復(fù)雜、控制數(shù)據(jù)偏差大的問題，主要表現(xiàn)在以下三方面。

（1）袋裝種子的袋內(nèi)袋外存在溫度差，因換水調(diào)溫頻率不能無(wú)限增加，浸種期間，種子溫度在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，個(gè)別溫差大的種子不能及時(shí)調(diào)整[3]。

（2）作業(yè)期間需要晝夜值班，根據(jù)要求觀察溫度變化隨時(shí)調(diào)整，技術(shù)人員責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)大，工作壓力大。

（3）通過(guò)調(diào)水溶氧及“弱流噴淋”溶氧，溶氧量有限、不穩(wěn)定[4]。

3改進(jìn)目標(biāo)

水稻浸種恒溫增氧輔助裝置設(shè)計(jì)，是在目前應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)行技術(shù)的缺點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了控溫技術(shù)方案，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)方案可以完成以下目標(biāo)。

（1）準(zhǔn)確控溫到每一個(gè)種子袋，實(shí)現(xiàn)各種子袋內(nèi)外無(wú)溫差浸種。

（2）實(shí)現(xiàn)浸種箱內(nèi)各位置無(wú)溫差作業(yè)，整個(gè)浸種作業(yè)期只需要一次調(diào)水操作。

（3）控溫措施技術(shù)方案理論根據(jù)充分，實(shí)現(xiàn)溫度控制精確，人工責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)低。

（4）可快速恢復(fù)水中氧氣含量到標(biāo)準(zhǔn)值，并且均勻可靠，可以使浸種催芽設(shè)備更加智能、穩(wěn)定、高效。

4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理

壓力空氣存儲(chǔ)裝置將空氣以一定的壓力在輸氣管路內(nèi)輸送，由加熱裝置加熱管路內(nèi)的空氣到指定溫度，加熱后的空氣由管路輸送到浸種箱內(nèi)底部，經(jīng)氣體細(xì)化裝置排出，至此構(gòu)成水稻浸種催芽增氧恒溫裝置。具體實(shí)施工藝：鼓風(fēng)機(jī)給氣體壓力，便于遠(yuǎn)距離輸送；加熱恒溫裝置將氣體加熱到指定溫度，將曝氣裝置安置于種子袋下方，氣體以細(xì)小氣泡狀由浸種箱底部排出，氣泡在上升過(guò)程中，與水交換熱量，恒定水溫，上升的氣泡穿過(guò)種子間隙，使種子袋內(nèi)外溫度均衡，整個(gè)浸種過(guò)程中不需要二次換水；輸入的空氣增加水中氧含量，替代水淋增氧裝置[5]。結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中未畫出水稻種子袋。

1.空氣增壓裝置2.輸氣管3.加熱恒溫裝置4.浸種箱5.曝氣裝置

5技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)下浸種箱溫度場(chǎng)分析。采用水層監(jiān)測(cè)—控溫—水層監(jiān)測(cè)—控溫，多段式微積分式控溫方式，對(duì)種子袋密度及空氣分子自由穿透過(guò)程，進(jìn)行模擬分析。通過(guò)這個(gè)分析，可以從理論上證明，利用上升的空氣，可以帶走種子間不等的溫度，通過(guò)溫度傳遞，浸種箱內(nèi)各點(diǎn)溫度從物理上保持均等，不用再重復(fù)進(jìn)行換水流程。

（2）恒溫加熱部件參數(shù)與恒溫效果影響因素研究與試驗(yàn)；對(duì)比分析，室內(nèi)外溫度與水箱溫度差，對(duì)工作元件選用的誤差影響。由于室外的初始環(huán)境對(duì)控溫裝置的影響較大，實(shí)驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)實(shí)北方條件，只保留加熱功能。均溫介質(zhì)宜采用蒸餾水，換熱管路采用薄壁銅管。

（3）較細(xì)管路內(nèi)空氣流速與換熱關(guān)系的研究與試驗(yàn)?？諝夂銣乜刂婆c輸送管路管徑、長(zhǎng)短、熱導(dǎo)等參數(shù)的影響與控制。為確保供氣量和換熱效果，供氣設(shè)備宜采用低壓的鼓風(fēng)機(jī)。曝氣裝置采用塑料材質(zhì)，使用中不堵塞、不損耗。箱內(nèi)連接采用較厚的橡膠軟管，可防止壓扁，還可以方便調(diào)整。

6結(jié)論

此項(xiàng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了：

（1）準(zhǔn)確控溫到每一個(gè)種子袋，實(shí)現(xiàn)各種子袋內(nèi)外無(wú)溫差浸種。

（2）浸種箱內(nèi)各位置無(wú)溫差作業(yè)，整個(gè)浸種作業(yè)期只需要一次調(diào)水操作。

（3）快速恢復(fù)水中氧氣含量到標(biāo)準(zhǔn)值，并且均勻可靠。通過(guò)改進(jìn)調(diào)整原理，由原來(lái)的區(qū)間溫度監(jiān)控、整體換水模式，變成實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)調(diào)整，讓水稻浸種催芽技術(shù)更加智能化，可靠性也更強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓茂波.水稻大型智控浸種催芽設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（12）：217-218.

[2]韓霞，李佐同，于立河，等.水稻浸種催芽技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34（5）：245-248.

[3]陶桂香，衣淑娟，李佐同，等.水浸控溫式水稻種子浸種催芽設(shè)備溫度場(chǎng)分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42（10）：90-94.

[4]毛欣，衣淑娟，于立河，等.大型智能控溫水稻集中浸種催芽設(shè)備的研制[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，23（1）：28-30+50.

[5]李冬. 水稻浸種催芽增氧恒溫裝置：中國(guó)，CN202958129U[P].2013-06-05.

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