农业的工程概论

实用标准文案《农业工程概论》电子教案教材：《农业工程概论》，张 伟主编，中国农业出版社，1997年，第一版。主要参考书：1、《农业物料学》，周祖锷主编，农业出版社， 1994年；2、《农业生物环境工程》，崔引安主编，农业出版社， 1994年；3、《农产品加工机械与贮藏》，沈再春主编，农业出版社， 1995年；4、《农业系统工程》，朱永达主编，农业出版社， 1993年。绪论第一章 农业物料的工程性质第二章 农业机械化第三章 农业电气化及农业应用电子技术第四章 农业建筑与农业生物环境工程第五章 农业水土控制第六章 农产品加工工程第七章 农业环境保护与农村能源精彩文档实用标准文案第八章 农业系统工程《农业工程概论》电子教案第一章 农业物料的工程性质§1研究的意义农业物料——一般指：动植物产品、 加工成品、半成品、以及与农业作业有关的土壤、肥料、农药等。（即：产品和作业对象）意义：有利于正确的设计工艺与设备；质量的评估。§2农业物料的形态特征能够描述物料实体的形态能够反映相互之间的差异一、尺寸和形状 尺寸和形状（一）圆形和球形mrii 1圆度 mR 式中：圆度表示与理想圆的接近程度； r指各棱角的曲率半径；R值最大内接圆的半径。（ P6图1-1）di对于类球体：球度=dc 式中：di指类球体的最大投影面积图形的最大内切圆直径 dc指类球体的最大投影面积图形的最小外接圆直径精彩文档实用标准文案1/3abc1/36(abc)1/3椭球体积a3几何平均直径外接球体积最大直径对于椭球：球度==6=a=（二）尺寸的表示单一粒径的计算，(如表1 1P7)群体平均直径的计算， 需先测定单一粒，（1）粒径（非类球物料） 然后计算平均值，(如表1 2P8)测定计算平均粒径的简易方法：粗颗粒的平均粒径（可以一粒一粒的分拣）ds6MsnMsn为总质量，s为密度3sn为颗粒个数，一般200n按表1-2的算法会存在d3<d2<d1<d7<d4<d5<d6的不同结果ds1mXi粉状物的平均粒径（取为50~100g试样）i1di（调和平均粒径）mds (xi di)或用算术平均粒径i1相邻筛子之间物粒的名义直径did'id'i1（d'id'i1）Xi为d’i下方，d’i+1上方的物料占总质量的百分数。（权重）应根据测定的目的选用，如精彩文档实用标准文案尺寸比较时，用 d1 算术平均径气力输送时，用 d6 质量平均径评定分级装置时，用 d50 中径（粒径总积分布达 50%所对应的粒径）卡尺、轮廓放大仪等量 具，然后分级统计，图 1 2或利用不同的孔径的套筛 ，按过筛情况分组2）单项尺寸的测定，用（三）尺寸分布可代表一批物料粒径的平均尺寸二、密度质量ft实际体积Vs（一）真实密度（truedensity）：（成分、水含量等）称重法（大物体）浮力法（小物体）比重瓶法（粉末物料）测量方法主要有精彩文档实用标准文案（二）容积密度（bulkdensity）与孔隙率（度）：ams/Vt（物料总质量与视在体积或称虚表容积之比）(1 a) 100% Vv 100%孔隙度（率） t Vt孔隙所占体积与整个物料所占体积之比（孔隙比——孔隙体积与物料固体物vv1avvvvvt孔隙度et(t1)vavvvsvsaaa质体积之比）vttt三、农业物料形态特征在农业工程中的应用（一）品质评定：1．谷物成熟程度（与尺寸有关）、杂质含量、均匀度等与 a有关；土壤紧实程度2．牛奶放置时间长， t变大。（二）确定物料清选和分级工艺根据①球度的大小影响滚动性②尺寸形状的差异影响选择分选方法的设备由尺寸的分布规律，确定分选的可能性及筛孔的大小等（1） 分选可能性（分离程度）和孔型 （图1-4 不同的物料的尺寸—频率分布曲线）精彩文档实用标准文案（2） 筛孔（窝眼）大小的选择：根据分选的目的和要求确定（图 1-5）（三）设计计量装置或容器——根据容积密度§3．农业物料的机械特性一、应力、应变与破坏有助于选择加工方法

a（一） 应力与应变：△农业物料的流变特性是研究物料在外力作用下产生的变形和流动， 以及载荷作用的时效。※变形——弹性变形；流动：

粘性流动塑性流动流变特性用应力、应变和时间三个参数表示。※ 应力松弛——指物料突然地变形到给定值并保持不变时，应力随时间变化的函数关系。（与蠕变对应）东农303马铃薯的应力松弛模量方程（ P11.图1-7）弹性模量：E(t)1.781.69e0.036t0.178e1.2t精彩文档实用标准文案多相性非均质性※农业物料的应力——应变关系，因农业物料通常具有水分等特点，而变得非常复杂（P12.图1-8）。（二）农业物料的破坏（1） 破坏的原因① 机械力：挤压、切断、碰撞、颠簸等。※ 谷粒的损伤与受力大小和水分高低密切相关（P12.图1-9）② 其他应力（物理化学的作用）： 热应力（烘干与冷却过程）；乙醇促使苹果边熟腐烂；湿应力（西瓜番茄水分过大的裂口）。③ 物料自身的生化作用——呼吸代谢作用——在温度湿度较高条件下（受伤后速度变快），导致生命缩短而坏死（呼吸加快，营养消耗加快）。甘薯受伤后呼吸量加大（P13.图1-10）2）破坏的类型：切断（正切、斜切、歪切、滑切）粉碎（击磨——玉米；压磨——小麦、大蒜）去壳（克剥——核桃；热胀应力——松籽、板栗；撞击——葵花籽）碎土（弯曲——犁地）精彩文档实用标准文案改善运输装置和包装 ——防振动撞击3）有害性破坏的防止降温降湿充氮——提高贮藏质量二、流体动力学特性（※流体——以空气、水（形变介质）为载运体）与物料的输送、装卸、分离等作业有关系升力（浮力）形面阻力（压差阻力）阻力摩擦阻力（一） 流体对农业物料的作用力（1） 阻力与阻力系数P1CAV2根据因次（量纲）分析，流体的总阻力2为阻力系数（一般由试验确定）A为物体垂直于V平面内的投影面积 ㎡ρ为流体密度g/cm3V为流体和物体的相对速度 m/sa a,k为系数C阻力系数 Rek Re为雷诺数d物体的特征尺寸V流体和物体的相对速度Vd流体密度Re流体的粘度（动粘滞系数）精彩文档实用标准文案※ 动力粘度的定义（P21）——单位面积、单位速度梯度时所受到的剪力。FdvA※ dh 1Pa·S（帕·秒）=10P（泊：达因·S/cm2；克/cm·S）=1000CP(厘泊；毫帕·秒)a层流区小域，形面阻力0b形面阻力和摩擦阻力均不可忽略C=f(Re)的关系复杂，一般为3~4个区域c紊流压，摩擦阻力0（2） 物料在流体（形变介质）中的临界速度（即重力—浮力 =阻力时的相对速度V0））Ws s s① 球状物体 重力—浮力：

gP1CAV02时2V02s(s)gCA球体的体积和投影面积分别为πd3/6和πd2/4，一般情况下，C≈0.44V0d(s)g1.155C则② 非球状物体 ※实验证明：当Re<50,一般不规则形状的物体的阻力系数C与球体的阻力系数 C相差很小（见P14.图1-12）。∵当达到临界速度时，不规则物体和当量球体所受的重力和浮力相等，故二者的阻力也相等。精彩文档实用标准文案∴工程中，先求当量球体（质量和密度相同的球体）的临界速度，然后加以修正——求不规则物体的临界速度。即：Ps1CsAsV02s1CAV02（当量球体）22V02sCAV02V02CsAsCsAsV0s

CAV0 V0CsAs KCAKψ——球形折合系数（形状修正系数）， P15.表1-3 给出了一般谷粒的 Kψ值。③ 有限空间对临界速度的影响例如：物料在管道中，使流体的通过面积减小、周边流速增高、产生局部阻力（静压差变大），导致临界速度减小。2V0dsV01D据乌斯吕斯基试验（钢球）得出经验公式：为管道直径，ds为物体直径，V0为无限空间时的临界速度。④群体物料（浓度）对临界速度的影响精彩文档实用标准文案相互摩擦和碰撞，激起紊流，改变了混合（液）体的密度等，将导致临界速Vn(1 mo)度减小（是一个很复杂的问题），钱宁对均匀沙粒所做实验表明：V0单粒V0为单粒的临界速度，m0为沙粒的体积浓度（实验值为 5~25%），β值见P15表1-4。※ 此公式适用于非粘性粗粒泥沙（二） 物料流体动力学特性在农业工程中的应用（1） 清选分离中的应用气流分选 P16，图1-14、15、16、17垂直输送（2） 物料输送中的应用三、流变特性

水平输送倾斜输送（一） 流变特性的某些特点：用应力、应变、时间三个参数描述；具有应力松弛或蠕动（的表现）（二） 流变模型、基本元件①弹性元件（弹簧）精彩文档实用标准文案E 或 G （卷簧的剪切公式）②塑性元件（滑杆）只要有变形，就有：P≥F (即拉力大于等于最大摩擦力 )③粘性元件（牛顿液体阻尼器）?（即应力等于动力粘度乘以应变速率）、粘弹性物料的流变模型①麦克斯韦尔模型（Maxwell 实质是流体模型）※应力相等，应变相加。（P19.图1-21）②开尔文模型（Kelvin 实质是固体模型，如纺织、塑料绳等）※应变相等，应力相加。弹簧的运动是非线性的（延迟弹性变形）。（ P19.图1-22、23）精彩文档实用标准文案（P19.图1-21） （P19.图1-22、23）③其他模型a广义麦克斯韦尔模型：多个麦克斯韦尔单体 并联，主要描述复杂的应力松弛现象b广义开尔文模型：多个开尔文单体 串联，主要描述具有一个以上松弛（或延迟）时间的物料。c伯格斯模型（Burgers）：在外力作用下，同时呈现出瞬时弹性变形、延迟弹性变形和粘性流动的性质。是用来预测物料蠕变特性最著名的流变模型之一。宾汉模型：由粘性和塑性元件并联，有时共同串联一个弹性元件。※ 用表描述外力超过屈服应力时，物料才开始流动的现象。如：粘泥、果酱、油漆等。伯格斯模型宾汉模型（三） 流变特性的应用1）调节和利用物料的表观粘度（指非牛顿液体在不同剪切速率或剪切应力下动力粘度）精彩文档实用标准文案※ 倚时性非牛顿液体具有触稠性（如肉丸）和触稀性的特点。在某一剪切应力τi作用下，非牛顿液体的粘度为：iitgi?i2）物料品质检验：纯蜂蜜和假蜂蜜的粘度不同；牛奶的粘度与脂肪含量成正比。（3） 利用粘弹性物体拉伸后回缩的特性进行模口设计（ P20.图1-24）P20.图1-24）四、摩擦特性（一）固体物料的摩擦：库仑定律：摩擦力FfP（1） 正压力的影响：影响凹凸不平的平面上凸峰的变形——→ F的变化。（2） 速度的影响：①物料变形；②磨掉芒毛→ F↑↓；③产生静电等。精彩文档实用标准文案（3） 水分的影响：含水物料与钢板（一般为不易吸水材料）等接触时，会产生粘附力μ，则F fP.（4） 其他影响：滑动摩擦角、物料的方向性、尘埃等影响。（二） 流动物料的摩擦：指流体与非流体以及各流体层之间的剪切应力。※ 某些流体的粘度值见表 1-6（三） 散粒物料的摩擦休止角r内摩擦角，r越大，散落性就越小，内摩擦角就越大。（※内摩擦角——反映散粒物料间摩擦特性和抗剪强度的参数）（四） 摩擦特性的应用1）改变物料的运动状态，刹车片、千斤顶、地轮（减少打滑）、禾秆夹持等。2）合理设计料仓。3）评定物料质量：休止角§4农业物料的热特性精彩文档一、 热量的传输过程

实用标准文案传导—物料的接触，分子之间对流—携带热能的物质运动过 程中吸收/释放的过程辐射—因温度差而产生电磁波 的辐射二、 农业物料的具体热特性（一）比热：单位质量的物质温度每升高或降低 1度（K）所吸收或放出的热量C

Q。依据加热过程有

定压比热（农业物料中常用）定容比热∵含水量的波动及影响，计算方法：C (Cw Cd)M Cd Cd(1 M) CwM果蔬的比热计算： C 3.13 (W 70) 0.0375※ 随温度的升高，C略有增大。（二）导热系数（导热率，λ）：单位面积、单位时间、单位温度梯度传导的热量（W/m·K），kJ Wm2sdT mK表示导热的能力。 dx※物料的密度对导热系数有影响，固体 >液体>气体；水的导热系数为 0.06W/m·K。果蔬的导热系数：Mw(1M)d精彩文档实用标准文案肉类：λ=0.0798+0.00517M （※当温度为0～60℃，含水率60～80%时）（三） 导温系数（热扩散系数，α）：反映导热过程中物料导热能力和储热能力间的关系，是衡量物料受热后温度传导能力的重要参数。dQQKm3CdAdTC2/sdxmsKQm（单位：m2/s）三、 农业物料热特性的应用（一） 设计烘干和冷却工艺参数和规范供热和升温与比热有关物料层的厚度和加热均匀度与导热系数有关热特性跟温度和水分的关系等（二） 品质检验：如牛奶比热 C=0.93若偏离过大即为掺假或变质。§5农业物料的电磁辐射特性不同的物料对不同波有不同的反射、折射、绕射（衍射）、散射和吸收作用，能引起内部组织和结构的变化。一、农业物料的可见光特性 （约为0.4～0.77μm）（一） 反射特性：精彩文档实用标准文案RIR100%I0光反射率I0和IR分别表示射向物料总辐射强度和反射回的辐射强度（即单位面积上的光通量，W/m2）。※ 不同物料或同物料的不同发育阶段其 R不相同。（P27.图1-31）※ 为了消除物料外形、光源的强弱所产生的误差，通常采用两种波长的光测其反射率差△R或反射率比R1/R2作为判断标准。（二）光透射特性透射率：T=IT/I0×100%A log(1)※ 实际应用中，常采用吸光度 T ，能够同时反映物料的外表特征和内部密度等。（三）延迟发光特性物料经过照射，使叶绿素分子离子化，产生自由电子，使最低能级的叶绿素放出延迟光，然后逐渐衰减（ P27.图1-32）。二、农业物料的其它光辐射特性 （红外光：0.77～1000μm；紫外光：0.04～0.39 μm）红外线辐射有显著的热效应和较强的穿透力。精彩文档实用标准文案红外辐射特性（R、T、A等）与物料的厚度、结构、密度、水分以及照射条件有关。用近红外光谱分析法，可以快速、准确测定物料的品质和成分；远红外探测器，可探测森林火灾、作物长势和预报病虫害等。紫外线辐射（0.04～0.39μm），有激发光现象（不同物质发出不同颜色的荧光），用于分拣、鉴定纯度等。※ 生物受适当强度的紫外光照射， 可促进维生素D的转化，有利于健康；过强的紫外线能消毒杀菌，但有害于健康。三、农业物料的其它电磁辐射特性（一）微波（0.1～0.01 μm）辐射特性(R、T、A等)比短波显著。1、原理：※通过极性水分子振荡，导致细胞膜破裂和细胞间的氢键松弛破坏而难以存活；但有时可能激活细胞，增加种子发芽率等。加热：单位物料消耗功率P 2f tg E2杀死有害微生物、用途（二）X射线和放射性辐射波1、原理：穿透力强，使水和其它物质电离，从而影响新陈代谢——精彩文档实用标准文案2、用途：①推迟果菜完熟期；②推迟蘑菇破膜开伞；③诱变育种；④杀菌保鲜（大蒜）。四、电磁辐射的应用——（见 P29.表1-10）§6农业物料的电特性和磁特性一、生物电雄性：15-20mV受精蛋两端电位差 雌性：3 7mV植株受伤部分和完整部分间存在电位差，且伤势严重，则电位升高。二、介电特性※介电常数：ε=D/E(D——电通量密度； E——电场强度)'相对介电常数 r=ε/ε0=C/C0 (ε0和C0为真空介电常数和电容。表示提高电容量的能力)介质损耗角正切：tgδ= r"/ r'=IR/Ic(表示物料在交流电场中吸收电能转化为热能的能力)加热物料用途测含水率图1-34）（见P31.精彩文档实用标准文案（见P31.图1-34）※充满理想电解质的电容器没有能量消耗，其电流 Ic超前电压V为900。由于有了损耗，使电流 I与电压V的相位角减小，损耗角δ增加。（通常）在任何给定频率下，电介质可用理想电容和电阻 R组成的并联电路表示（见上图）。总电流I与外加电压V之间的角度θ称为相位角，cosθ称为功率系数，在δ很小时，tgδ≈cosθ。三、电阻率（Ω·m）lRlogawb（水分传感器已知A实验得出，吸湿性物料有：原理）a、b为物料特性常数=f(品种、密度、温度等)西瓜电阻率与含糖量的关系，P31.图1-35四、磁特性※ 用磁化水灌溉，可以增强根系的吸水性、有利于叶茎的生长。精彩文档实用标准文案磁化的主要表现（作用）：①作物增产。例如，在播前 6～12天，将小麦种子在 30～60mT（毫特斯拉）磁感应强度下进行处理 数秒，能够提高净光合速率。②减少耕翻作业的能耗。在犁铧处安装强磁性源，可以使阻力↓ 11.3%；阻力波动小（波动系数由 6.95%↓到1.99%）。③增强土粒凝聚性。※ 土壤磁化率与有机质的关系：X=28.6+14.6O m(%) ，相关系数r=0.902；※ 磁化率=磁化强度/磁感应强度， 磁感应强度——磁性物质中单位体积的磁矩。五、农业物料电特性在农业工程中的应用1（一）含水率测定利用电特性（电导率、电阻率、等）与含水量的关系。（二）物料干燥 利用介电损耗原理。※ 采用高频（1～150MHz）或超高频(微波)（915～2450MHz）加热更加优越，如：含水量 17%的蘑菇经微波处理 5分钟，水分便可降到 5%一下，而在一般烘房内则需 6～8小时。（三）质量评定精彩文档测：

实用标准文案电位差——碰伤电导率——含水量主频——※ 主频——用敲击激励苹果的方法，获得响应频率幅值最大的频率，称为响应主频率。用来检测果品坚实度、判断贮藏时间等。（四）种子处理提高发芽率——微波种子清选——紫外线用于：§7农业土壤的工程性质※《周礼》中指出：“万物自生焉则曰土，以人所耕而树艺焉则曰壤”。古书《说文解字》对土的定义：“土者，地之吐生物者也”。并进一步解释：“‘二’象地之上，地之中”。即土壤位于岩石之上，地面以下的大地表层； “∣”是“物出之形”，表示土壤能够生长植物。两者合起来就是“土”。本节主要内容：土/壤的形成；土壤的组成；土壤的性质；土壤盐碱化及其危害。一、自然土与农业土壤的形成（一）自然土的形成：岩石——母质——微生物——植物五大自然成土因素：母质、气候、生物、地形、时间。精彩文档实用标准文案枯枝败叶层带酸型的淋溶层自然土（5层）（二）农业土壤的形成

沉积层母质层岩石层耕作层（15-20cm）犁底层（5-10cm）心土层（保持自然土的状态）土壤（4层） 底土层（自然风化的碎 屑或母质）二、土壤孔隙度、土壤水和空气孔隙占30（其中非水即气）60%1.8g/cm3容积密度砂质土壤1.2粘质土壤1.01.5g/cm3土壤为三相体（见下图）50%

45%5%土粒45% 有机质5% 孔隙50%（一）土壤孔隙度土壤孔隙

非活性孔隙毛管孔隙非毛管孔隙

m100m100m精彩文档实用标准文案※土壤要求：总孔隙度为 30-60%，非毛管孔隙>10%；毛管孔隙（含非活性孔隙）∶非毛管孔隙=2～4∶1。Vv(1a)100%土壤孔隙度=Vtt土壤孔隙比：vv1avvvvvt孔隙度et(t1)vavvvsvsaaavttt（二）土壤水：①气态水——孔隙中的水汽；②吸湿水——土壤颗粒表面由空气中吸取的水分子（约20个水分子厚，密度为1.2～2.4，冰点为－78℃）③薄膜水——包容在吸湿水外面的水膜，最大含量为吸湿水的2～4倍。外层膜状水可以被作物利用，但移动缓慢。④ 毛管水——⑤ 重力水——（三）土壤空气：相对湿度大，氧气少，CO2多（是空气中的 5～120倍）。精彩文档实用标准文案※ 土壤空气增多，微生物活动旺盛（尤其温度较高时），有利于有机质分解。三、土壤含水率和土壤状态见P34.表1-12；P35.图1-38。含水量：由小——→大状态： 固体——→塑体——→流体力学特性：小——→大——→小四、土壤的强度与破坏△土壤强度——不引起屈服应变和破坏的最大应力。外力——拉、压、剪、穿透等破坏——断裂、压缩、塑流等※土壤强度是变化的，不是定值。∵①质地、含水量的不同；②由于孔隙的存在，难以准确地衡量有效截面积。（一）抗剪强度（S）据摩尔——库伦经验公式：S=C+σtgψ(类似于物料摩擦力公式：F=μ+fP)式中：C——粘结力；σ——正应力；ψ——内摩擦角；μ——粘附力。精彩文档实用标准文案P35.图1-40，描述剪切应力（S）与剪切应变的关系（二）承压强度（支承能力）基本公式：P=K（Zn） 式中：P——载荷压强；Z——下陷深度；n——与土壤性质有关的常数； K——考虑到 K与承载面积有关，故分为两部分：KCK K，其中，Kc——内聚变形模量，与面积有关；Kψ——摩擦变形模量，与面积无关；b——矩形支承面的短边或圆形半径。△※土壤下塑限——开始表现可塑性时的含水量。 （犁地的含水量应在下塑限以下）土壤上塑限——失去可塑性，开始流动时的含水量。※两者之间的含水量范围称为可塑性范围，两者之差称为塑性值。塑性值大的土壤，可塑性强。五、土壤结持度—— 在不同水分下，土粒在外力作用下的难移动度。土壤结持度与含水量有关，∵水分影响土粒的粘结力和粘附力（ P37.图1-43）。※土壤的状态从 干燥——泥浆；其结持性依次为：坚固、酥软、可塑、粘韧、浓浆、薄浆。精彩文档实用标准文案※通常为了减小机具的摩擦阻力（摩擦阻力约占总阻力的 50%，而当作业速度达到14.5km/h 时，只占8%），常采取以下措施：① 增加刃口的锐度；② 涂聚四氟乙烯和尿素树脂等；③ 电渗法：施以直流电场，使阴阳离子向不同方向迁移；④ 在酥软结持状态下作业。（另外，还有磁化犁、仿生犁等）六、土壤压实eVvCAlgPVt基本公式：式中：A——压缩系数；P——压力；C——P0=1时的孔隙比，即单位压力下的e0。P37.图1-44，表示干、湿土的P-e变化趋势。△图1-45，表示含水量对压实程度的影响， 在压力一定的情况下，一般当含水量为饱和含水量的 80～85%时，最易压实。△压实的后果：①透水、透气性↓，蒸发↑；②有机质分解慢，对作物供氮不足；③耕作阻力↑，质量↓；④影响产量。精彩文档实用标准文案减少压实的措施：①复式作业；②免耕、少耕；③降低接地压力；④定期深松；⑤施有机肥；⋯⋯七、土壤的热特性C、λ、α各参数的物理意义与§1.4是一致的。但由于土壤中水分和空气比一般物料多，∴热特性波动很大。水分对土壤热容量的影响见 P38.表1-13，当水分低时：C：砂土>壤土>粘土>泥炭；当水分高是：C：泥炭>粘土>壤土>砂土。※∵水置换了空气，而水的热容量大约是固相的 3～5倍，是空气的3000倍。水分对导热系数和导温系数的影响见 P39.图1-46，λ、α：砂土>壤土>粘土>泥炭。∵水导热系数是空气的26倍，是固相的1/3～1/4，通常土壤导热系数主要受含水量和松紧程度的影响，其影响程度大于容积密度。精彩文档实用标准文案※公式Cv和C是一致的，∵C乘以ρ即为单位容积的比热。※关系式 Cv的作用是：通过测定α（简单），可以研究导热方面的变化。※实践证明，常见作物种子发芽的最佳土温平均 >25℃。较高的土温有利于丰产。昼夜温差大，有利于根系发育、作物成长以及土壤与大气中的气水交换。因此，耕作（施肥、中耕）使土壤疏松，可以使—— Cv↓、λ↓、日照后升温快。八、土壤的盐化和碱化（一）盐碱土分类① 盐化土——表层的中性盐含量 >0.2%，对作物有危害；② 盐土——表层的氯化盐 >0.6%或硫酸盐>2%，危害极大；③ 碱化土——表层含有碱性盐， PH≥8.5，碱化度（在水中的含量）>5%；④ 碱土——表层含有碱性盐， PH≥8.5，碱化度>20%（二）盐碱土成因1、自然因素——①含盐高的母质，由于水的蒸发，在随雨流到低洼处；精彩文档实用标准文案②耐盐力强的植物吸水时吸收了盐分，干枯时留在地表。2、人为因素——灌溉不当、高位水库（使地下水位抬高）、水旱间隔种植等，造成次生盐渍化。※地下水位临界高度，一般认为：毛管深度 +根系主要部分的分布深度。（三）盐碱土对农业生产的危害△ ①生理干旱——含盐水的浓度大，植物吸水难甚至“反渗”而凋萎；②盐分毒性——腐蚀幼芽或使叶子干枯；③营养失调——影响植物对某些营养元素的吸收或生成难溶解的化合物；④恶化土壤理化性质——破坏团粒结构，干时板结，湿时粘重，透气性差。造成植物出芽难、微生物活动困难。本章重点、难点：1、农业物料的机械特性；、农业物料特性在农业工程中的应用。思考题：1、农业物料的基本特性；2、含水量对农业物料特性的影响。第二章 农业机械化§1农业机械化在发展农业生产和推动社会进步中的作用精彩文档实用标准文案△农业机械化——用机器逐步代替人畜力进行农业的技术改造和经济发展的过程。※农业机械化在发展农业生产中的作用——替代、强化。劳动强度的评价：EwEs能量代谢率（EnergyMetobolicRate）：EMR=Eb×100%式中：Ew——劳动时消耗的能量（ kJ/min）；ES——准备工作时消耗的能量（kJ/min）；Eb——基本代谢量。P41.表2-1，给出体力劳动的分级※人的工作能力约为 0.75kw。§2实现农业机械化的条件一、有较发达的工业基础；二、 有一定的资金；三、 有劳动力转移的出路；四、 有所需的能源；五、 有适用的农机化技术；精彩文档实用标准文案六、 有较好的道路、水利等基础设施（条件）；七、 有一定的生产规模。§3机械化作业项目及机具的基本类型移动式作业固定式作业作业类型牵引式机组悬挂式机组自走式机组固定作业机组机组类型一、农用动力机械拖拉机，固定式内燃机，电动机，农用汽车，农用飞机，风力机等。二、作业机械（一）种植机械、土壤耕作机械铧式犁，圆盘犁，旋耕机（垂直式，水平式），圆盘耙，钉齿耙，镇压器中耕机械：双翼（单翼）铲，培土铲，施耕锄，凿式铲等。、播种及栽植机械精彩文档实用标准文案铲式、靴式、圆盘式开沟器；（配有型孔轮排种器、外槽轮排种器、水平圆盘/拨种轮式排种器）联合播种施肥机；免耕播种机；飞机撒播；工厂化（育苗）移栽机（水稻、玉米）、植保机械喷雾器；喷粉机；弥雾机；飞机喷药等。作业条件（晴雨、风向、风速），防污染、防中毒，防腐蚀（机具）。、收获机械小麦，玉米，马铃薯，花生等。、灌溉机械漫灌，沟灌，畦灌；喷灌，滴灌，渗灌。（二）养殖机械、饲养管理机械喂饲、饮水、粪便清除、通风、采暖、畜产品采集机械等。、饲料加工机械精彩文档实用标准文案清选机、粉碎机、洗涤机、铡草机、打浆机、蒸煮机、混合机、颗粒饲料压制机、膨化机等3、草场机械（※ 我国有3.5亿hm2草原）封育设施（网围栏、围栏等）、防鼠害设施（笼、夹、施毒饵机械、地箭等）、水利机械（打井机、挖沟机、泵）、植树机、燕尾犁，以及草场建设机械——推土机、土壤耕作机械、植保、灌溉机械等牧草收获机械——割草机、搂草机、垛草机、捡拾压捆机、压扁机等、水产养殖机械挖塘、清淤、增氧、饲养加工、投饵机械、捕捞机械等（三）运输机械汽车、拖斗、传送带、升运机等运输作业生产率：Q WVav(t-km/h) ※α——载重系数；τ——运输时间利用系数；W——载重量（t）；V——平均速度（km/h）。L其中LL0Vt1L——运距（km）；L0——空行距离（km）；精彩文档实用标准文案t1——装卸时间（h）。如果L=L0，LWVL2LVt1，Q则2LVt1(t-km/h)。※当α、W、V、t1确定时，Q=f(L)为双曲线（P56.图2-27）：P56.图2-27（四）农田建设机械挖掘机、铲运机、平地机、推土机、挖沟机等§4农业机器配备一、农机具、机组及机器系统机组——由发动机、传动机构和作业机具（部件）三部分组成的、进行机械化农业生产的基本作业单位。精彩文档实用标准文案机群——由各种类型的动力机械、 作业机具、自走机器以及辅助设备（汽车、运油车、维修车等）组成的群体。机器系统——是指成套的机械，它们在动力机械与配套农具之间、 各种动力机械之间以及各种农具之间都有一定的协调关系。机器系统是实现某种作物全过程机械化的物质基础。发展※由各种作物的机器系统 形成各地区的机器系统（乃至国家的机器型谱系列）。二、机组生产率及动力机械功率匹配（一）田间移动作业机组的生产率：（单位时间内按一定质量标准完成的作业量）1、理论W理：W理=1.5BVL(亩/h)=0.1BVL（hm2/h）※B——结构幅宽（m）；VL——理论速度（km/h）。2、技术WP：WP=0.1BPVPτ=0.1BVPE（hm2/h）※BP——作业幅宽（m）；VP——作业速度（km/h）；τ——时间利用系数；E——田间效率（E=β×τ）。（二）△需要的拖拉机功率：∵PT KB（N）※K——比阻（N/m）；PVKBVP(NkmhsNkmsN（kW）TP/)3600(/)TNenKBVP3600∴NT(①W=1.5BVpE=1.5PTVpE/K=1.5NT×3600×E/K=5400NenξNηTE/K精彩文档实用标准文案②AT=KL/(1000N-m ×3600s)β=K×666.7m/(1000N-m ×3600s)=K/5400 β(kw-h/亩))Ne——拖拉机发动机有效功率（kW）N——发动机标定功率利用系数式中：T——拖拉机牵引效率（Tmf)mf——※分别表示传动效率、滚动效率和打滑效率。三、机组作业成本C机组C利息C折旧C大修提成C管理费C工资C燃油C润滑油C日维四、农业机器配备（一）按作业量配备机器第j项作业需配备的机组数：AjnajWpj Dj j hj （台）※Dj——j项作业适时期的日历天数；αj——可下地概率； hj——每天的作业小时数。精彩文档实用标准文案（二）机器功率和幅宽的选择对于某种机型，根据“适时期”损失和固定成本的变化曲线，尽可能地选择最佳的Ne和B。本章重点、难点：1、实现农业机械化的条件；、农业机器配备。思考题：1、农业机械化的地位与作用；2、实现农业机械化的条件；、农业机械化发展战略。第三章农业电气化及农业应用电子技术§1农村电气化一、农村电气化在农业经济发展中的作用电能的三个优点：精彩文档实用标准文案电机1、便于转换——光、热、风、核能等 机械能、热、光等；2、便于输送；3、便于控制。二、农村供电供电电源的几种形式（一）大电网供电——城市、农村联网， 2～3级变压，采用三相、单相混合供电方式；跨步电压。（二）小水电供电——四极发电机（电机转速n=60f/pp——磁极数；f——频率）1、发出的功率：PAHQ(kW)※A——系数；H——净水头（m）；Q——流量（m3/s）。、主要设备：拦河坝、水轮机、发电机、变压器，另外：调节水轮机进水量——稳定转速；自动调节励磁电流。、潮汐能水电站（三）小火电供电—— 500～几千kW小火电，一般以煤为燃料<500kW 多采用柴油机组精彩文档实用标准文案、小型火力发电厂主要设备：锅炉、汽轮机、发电机等；、柴油发电机组：①普通型——人工操作；②应急自动型——断电时， 10秒之内自动启动供电；来电时， 2分钟内自动退出；③全自动化型——各参数实行监控，自动报警，采用微机控制。（四）风能和太阳能发电1、风力发电机：小型 <9kW；中型10～99kW；大型≥100kW。① 小型风力发电机：50～100W，牧区家庭用。如：风轮直径 2m，2个叶片，起动风速<3m/s，额定风速7m/s，Nen=100W ，与6FC-120铅蓄电池配套，全部重量 100kg。② 中型风力发电机：风轮直径10～21m，3个叶片，起动风速<4m/s，额定风速10～11m/s，Nen=10～55kW。③ 大型风力发电机：单位 kW的造价高，调速、调向及控制技术复杂，目前仍处于研制、试验阶段。2、太阳能发电——光电池：※ 硅光电池，转换效率 10%左右；还有砷化镓光电池等。用于航标灯等，（开发材料，减低成本是关键）精彩文档实用标准文案三、农村用电（一）农业排灌及供水、农业排灌大型轴流式水泵——采用三相绕线型异步电动机——提高起动扭矩；常年运行的排灌设备——采用过激运行的三相同步电动机， 以改善电网功率因数；小功率排灌设备——采用三相鼠笼型异步电动机。※ 及时切断空载或调整轻载运行的排灌用变压器，以减少能耗。、农村供水① 有塔式供水——水塔的水池要安装高水位和低水位 2个继电器；② 无塔式供水——水泵、密闭压力罐、压力表、机电器、管网等；※定期打开罐底的“放空阀门”和“进气阀门”，充进新鲜空气。（二）农业电力拖动：国产丫系列电动机，相电压 380V连接：①“丫”（星形）接法：（功率<3kW 的电机）精彩文档实用标准文案②“△”接法：（功率>4kW的电机）转向：任意二相电源线倒接；起动：>10kW的电机，由于起动电流较大（是满载电流的4～7倍）通常需要减压起动：①“丫”—“△”换接起动法，（绕组电压由380V降为220V）；②变压器降压起动法——经三相纸耦变压器降压。短路和过载保护——一般 <5.5kW 的三相异步电动机，多采用过载保护自动空气开关，进行控制和保护。农业电力拖动、固定作业机械——主要指场上机械：脱粒机、扬场机等；、移动作业机械——1）电动拖拉机：日本——移动变电站、电缆小车；意大利——蓄电池电动拖拉机，苗圃作业。）电动绳索牵引机：组成——移行器、绞盘、电气控制、钢丝绳、农具等；缺点：①地块转移困难；②田间供电网投资大；③钢丝绳寿命短等。精彩文档实用标准文案、农副产品加工机械砻谷机——稻谷脱壳；碾米机——将稻米（糙米）加工成白米；磨粉机——加工小麦、玉米等；弹花机——加工皮棉；榨油机、铡草机、锤式粉碎机（三）农村电气照明、一般生活照明（包括家电）、工厂企业照明、田间作业照明、饲养、种植业中的补充照明——取暖、杀菌、补光等、诱捕害虫——（四）电热——（略）（五）农村安全用电 ※每年农村触电人数达数千人，占工业和城市居民触电死亡人数的85%左右。、农村触电事故的特点：精彩文档实用标准文案1）有季节性——6～9月份，①夏秋忙季，临时接电、带电迁移；②闷热多雨，设备受潮、绝缘性差；③人出汗、人体电阻低，增加触电的危险性。2）多发生在低压设备上——接触机会多，有麻痹思想；3）青少年多——主劳动力，活泼好动；4）触电隐患多——环境条件、技术水平差，缺乏安全常识。2、电流对人体的危害※P71.表3-3交流

男性：16mA女性：10.5mA触电后能自动摆脱的电流 直流：50mA交流电流：>50mA，心脏会停跳，昏迷，致命的电灼伤； >100mA，会导致死亡。伤害程度的相关因素——持续时间、电压、频率、通过人体的途径、健康状况；、触电急救立即开断或脱离电源；请医生就地抢救——平卧地上，人工呼吸；、防触电措施——加强宣传、严格操作规程、采取安全措施精彩文档实用标准文案① 不要带电作业；② 电气绝缘、屏蔽；③ 在易触电的场所工作，采用 36V以下的安全电压；④ 使用安全保工具：绝缘手套、鞋、高压绝缘棒等；⑤ 易漏电的设备，应安全接地（接零）；⑥ 安装低压漏电保护器——场院、建筑工地等（配电盘内）。§2农业应用电子技术一、电子技术在农业测量和控制中的应用（一）电子技术的发展—— 1948年，产生晶体管；50年代末产生集成电路；1967年，发展到中（型）规模的集成电路； 1977年，产生超大规模集成电路（在1cm2的硅片上，大约有10万个晶体管）；80年代末，可集成到几百万个。1971年，产生第一个微处理器——弹片机。（二）电子测量和检测系统检测内容：速度、功率、喂入量、田间含水量、部件工况自动检测系统的组成——传感器、电子变化电路、显示记录装置、电源等传感器：①经典型——自身结构的几何量变化；精彩文档实用标准文案②固态型——性能参数起变化。另外，还分——有源的；无源的（三）电子技术在农业自动控制中的应用P74.图3-7、3-8，——开环、闭环系统；（四）微机化测量仪器与自动控制系统（自学）二、养殖业中的环境控制与饲养管理（一）环境控制1、防寒取暖2、防热降温3、通风换气（二）饲料的加工和配制——自动混合、自动送料、自动监视等（三）电子称组成——压力应变片传感器、 A/D转换、数字显示等（四）奶牛自动识别器——牛脖子上的电子钥匙（五）奶牛定量配料微机管理系统——根据近期的日均产奶量，确定日饲料定额精彩文档实用标准文案三、种植业中电子技术的应用（一）农作物生长的环境——①播种、施肥、灌溉、收获等的监控装置；②温室中的环境控制。※（二）、（三）是以上两条的解释（可以结合到一块讲）四、农产品的处理、贮存及质量检测谷物烘干设备和粮库温湿度控制果蔬分级——根据尺寸和颜色农产品质量检测——称重、水分（※ 可以根据微波的衰减量）等五、 计算机在农业管理上的应用（一）数据库管理信息系统——如：作物品种资源信息管理系统，地理信息系统等（二）模拟与专家系统——“生物——环境”系统模拟，“棉花生产专家系统”等启发式——以专家经验为基础实时控制型 ——多用于温湿（施药、 施肥、浇水等）数据库型 ——有检查、咨询功能专家系统的类型（三）远程计算机网络系统——实现农业信息、模型、软件等资源的共享精彩文档实用标准文案（四）其他：农用机器人、遥感技术等本章重点、难点：农村电气化和电子技术在农村经济发展中的作用。思考题：1、农村电气化及其应用；、电子技术在农业中的应用。第四章 农业建筑与农业生物环境工程本学科主要研究农业生物与环境因素之间的关系以及有关的工程技术问题， 以发展优质、高产、速生、均衡和低耗的现代化设施农业。特点：以建筑和其他工程设施为手段，使生物在人工控制的环境下生产。§1概述一、农业建筑的类型和基本组成（一）房屋建筑基本概念房屋建筑——是人们为了生产和生活的需要，利用物质技术、建筑学、艺术的一些规律，构成和塑造的使用空间及其实体。分类：1、按功能分——①民用建筑；②工业建筑；③农业建筑。精彩文档实用标准文案、按主要承重材料分——①砖石结构；②砖木结构；③钢混结构；④混合结构。、按结构形式分——①叠砌式（以砌块墙为主要承重构件）；②空间结构（以梁柱框架、壳体、悬索承重）。（二）农业生产建筑的基本类型1、动物生产建筑——畜、禽、（皮毛）兽、水产品2、植物栽培建筑——温室、大棚等3、贮藏（库房）建筑——冷库、粮库、机库等4、农副产品加工建筑——加工厂房5、农机具维修建筑——维修车间（属小型工业建筑）6、农村能源建筑——沼气池、太阳灶、水利、风力、地热利用等建筑（三）影响农业建筑物的因素1、外力的影响——各种载荷：①恒载；②动载。（P89.图4-1）精彩文档实用标准文案2、自然气候的影响——温度、湿度、日照，风雨雪霜等3、其他因素的影响——生物生产过程中还会有：发热、水汽、有害气体、废弃物、噪音、振动（四）农业建筑的基本组成和作用1、基础——要求：坚固、稳定、抗冻、抗侵蚀（水、化学）2、墙和柱——承重、围护（保温、隔热、防风雨、防火）、分隔等外墙——分为：勒脚（外墙与室外地面接近部分，凸出2～6cm，防潮）、墙身、檐口；内墙（隔墙）——表面有装饰和保护层的为混水墙，否则为清水墙；3、楼地面——要求：①楼地面（首层），坚固、耐磨、保温、防潮②楼板，有足够的强度、刚度、隔音、防水、防火。4、楼梯——要求：有一定的宽度和疏散能力，坚固、耐磨、放火、防滑等5、屋顶——要求：保温、隔热、防水、防渗漏等6、门窗——门 要求：大小和方向要便利通行；窗 要求：采光、通风，也要保温、隔热、隔音、防尘。二、农业生物环境工程研究的内容和特点精彩文档实用标准文案（一）农业生物环境工程学的建立与发展※农业生态系统——由农业生物及其环境构成的物质和能量的循环系统。两者相互影响、相互联系。世纪中叶，工程技术手段应用于农业，并引起了对改造环境的重视。1949年，美国植物生理和园艺学家 温特，在加州建立第一个人工气候室，能控制光、温、湿和气体组分。被认为是“模拟生态环境”研究的一场革命，后来逐步发展成为设施农业。设施农业专业化、集约化程度越高，对环境工程的依赖程度就越大。（二）农业生物环境工程研究的内容制约农业生产的自然因素：①遗传因素——决定着生产的潜势；②环境因素——决定着这种潜势实现的程度。研究内容——环境工程技术遵循的规律——工程技术的科学规律；生物与环境以及工程间相互作用的规率。农业建筑——是创造一个半封闭的生态系统；环境工程——是调节和改善这个系统的物质和能量的转换；（三）农业环境工程的特点精彩文档实用标准文案对象是动态的；目标是多元的——高产、高效、资源与环境的可持续利用等三、农业建筑与环境工程设计的原则和基本要求设计——建筑设计，结构设计，设备设计建筑图的种类：①总平面图——建筑地段上的水平投影（透视图、平面图）主要反映位置、占地大小、环境情况等；②平面图（平面剖视图）——反映各部分的关系、尺寸、位置、门窗开启方向等；③立面图——前后、左右方向的正立投影图（南：正立；北：背立；东西：侧立），反映外部形状、装饰材料和做法。④剖面图——纵向切开（留左半部分），并在首层平面图上标出剖切位置；⑤构造详图——细部构造和构、配件的局部放大，并注明尺寸、材料和做法。⑥结构施工图——反映结构的平面布置和结构详图；⑦设备施工图——反映设备的布置和工程详图。（一）设计原则1、必须保证结构和施工安全；（安全第一）精彩文档实用标准文案2、创造最适宜于农业生物生长发育的环境；（适用）3、适合科学、先进的生产工艺——适合专业化、集约化、均衡组织生产，机械化、自动化；（先进）4、节约材料和造价（经济）5、提供适当的建筑和构造——方便、安全、卫生等；（美观）6、注意环境保护和节约用地。（二）农业生产建筑设计的要求1、合理规划场址——根据人口分布、 经济发展、气候、地势、交通、风速、水电条件等进行合理规划；2、防火、防疫——①离开居民区、 主要道路一定距离；②利用河流、山丘、林地作防疫带；③生产区、管理区、病禽（畜）区要分开；④合理的消防距离：砖拱建筑 6～8m；砖木建筑 8～12m；草竹建筑 15～30m。3、通风、透光——单排建筑：夏季主导风向应与建筑垂直自然通风60入射角多排建筑：夏季主导风向与建筑呈30通风：机械纵向通风：夏季主导风向的入射角以4560为宜精彩文档实用标准文案光照：我国大部分地区的纬度在 200～500之间（纬度200的日照最强，比赤道强，∵云层薄），太阳高度角冬天小、夏天大，∴建筑物朝南，可增加冬季照射，降低夏季照射。4、保温隔热——冬季保温、夏季隔热（尤其果蔬保鲜设施）；5、结构、选型科学——使用功能好，省工省料，建设速度快。（ P95.图4-7）§2温室建筑与环境工程一、温室的类型（一）温室效应——让绝大部分短波射入，而阻止绝大部分长波射出，以蓄热升温的特点。温室——能产生“温室效应”的建筑。升温贡献率为28%，蓄热保温的贡献率为 72%——即3分加热，7分保温。（二）温室的分类：1、按用途分：①生产温室——主要从事商业性生产；②科研温室——人工气候室、自然光昭室等；③观赏温室——园林建筑温室（植物园、公园、宾馆等）；精彩文档实用标准文案④庭院温室——兼有观赏和生产功能。2、按室内的环境温度分：① 高温温室——冬季达到 18～33℃，用于热带喜温植物或加代育种；② 中温温室——冬季达到 15～25℃，用于茄果类植物；③ 低温温室——冬季达到 5～18℃，用于叶菜类植物；④ 冷室——冬季达到 0～5℃，用于暖温带盆栽花卉。3、按覆盖材料分：①玻璃温室——②硬质塑料或聚酯板温室——③塑料薄膜温室（即塑料大棚）——4、按建筑结构形式分：① 单坡面温室——② 双坡面温室——③ 连栋温室——④ 拱形温室——精彩文档实用标准文案二、覆盖材料的选择（一）覆盖材料的类型与特性1、类型① 固定性结构覆盖物——既能承受风、雨、雪等外载，又能透光保温ⅰ玻璃——普通、钢化、中空ⅱ硬质塑料或聚酯波纹板——玻璃纤维等材料②遮光保温附加覆盖材料ⅰ无纺布——ⅱ草帘——2、特性：透光性、力学性能、热工性能、耐久性能以及其他物理特性（表4-2、4-3）（二）覆盖材料的选择——根据作物、温室的种类和形状、投资标准等从栽培考虑：对 300～700nm 的生理辐射应具有最大的透射能力；对<300nm 的紫外线透射率要低，有利于抗老化；精彩文档实用标准文案对300～380nm的近紫外线透射率要高，有利于花青素的显现，果色、花色、VC的形成；对800～3000nm的红外线透射率要高，增加热量；对20～50μm的透射率要低，有利于保温。三、温室、大棚的结构与构造（一）温室常见的结构形式1、单坡面温室——透光、保温、抗风，一是屋面倾角大，二是后墙和后屋面保温。可用于冬季生产和早春育苗。（ P98.图4-8）近些年来，在北纬 400左右的地区发展较快，冬季不加温，夜间室内温度>10℃。2、双破面温室——前后坡面、侧墙均为透光材料，特点：采光量大，造价较低；净空高，方便管理；缺点：散热面大，保温差。3、连栋温室——∵没有侧墙，造价低，保温性较好；（P99.图4-9）由于通风换气效果差，应增加天窗、侧窗、机械换气装置；夏季用湿帘风机降温，冬季施 CO2。精彩文档实用标准文案4、温室构造——屋脊、天沟、门窗、屋架、檩椽连接等（P100.图4-10）（二）塑料大棚的结构与构造※ 塑料大棚——用塑料薄膜覆盖的拱形简易温室骨架材料——竹木、镀锌钢管、钢筋焊接；宽度：8～12m。一般无加热设备，保温多采取多层覆盖。（P101.图4-11）四、温室的采暖设施（一）作物的变温管理1、生育阶段的变温管理※温度影响光合产物的形成和消耗、产物的输送与分配，生育阶段——温度应偏高，以促进叶面积扩展，物质再生产旺盛；中后期——温度应偏低，以增加净光合产物的积累、贮藏。※ 同化系统（作用）——将摄取的营养转化为本身的物质，并储存能量的体系（过程）。△叶面积指数——作物全部绿叶面积与土地面积之比。2、昼夜间的变温管理※温度↑→光合强度↑→呼吸强度（消耗）↑精彩文档实用标准文案△光合作用的表示：6CO26H2O光能、叶绿体C6H12O（6葡萄糖）6O2674千卡上午：占3/4一天中，光合产物的生产量 下午：占1/4一天中，光合产物的输送

全天：占3/4前半夜：占1/4日本的土岐知之提出一天 4时段变温管理模式（P102.图4-13），目的是促进上午的光合作用，确保下午和前半夜的输送；抑制后半夜的呼吸。温室的变温管理，可以节能、增产——比恒温增产 15～20%，节能10～15%。近些年，正在发展：5时段变温管理、以当天实际光照量为基准的变温管理等。（二）设计采暖热负荷——在室外设计气象条件下，为维持室内设定的气温所需要的加热量。（ kJ/h 以此选择采暖方案、设备容量等）Qg K Ag(tn tw)(1 )(kJ/h)※ K——采暖负荷系数（ kJ/m2℃h）(玻璃覆盖：K=20；聚氯乙烯膜：K=25；聚乙烯膜：K=27)精彩文档实用标准文案Ag——外表面积m2tn、tw——室内、室外设计温度℃α——保温设施的热节省率（无纺布：α=0.25；塑料膜：α=0.4；镀铝膜室内保温幕帘：α=0.6）（三）热水、热风与电热采暖1、热水采暖——热稳定性好，温度分布均匀，安全、供热能力大，多用于中型永久性温室。1）自循环（P103.图4-14）——形成的压力： P h( h g) g （N/m2）h——回水管、供水管的高差m；ρg、ρh——供水、回水密度；g——重力加速度；GmQth)1032）机械循环（P103.图4-15）——供水量：C(tg（t/h）（一般+10～20%）m——热损耗系数≈1.05；Q——供热负荷kJ/h；C——水的比热4.1868kJ/kg℃；精彩文档实用标准文案※ tg、th——网络计算的供水、回水温度 ℃。2、热风采暖——升温快、热利用率高（ 70～80%）；但温度稳定性差，一般用于短期加热（P103.图4-16）。供热管道直径一般为 400～600mm，送风孔φ=30mm。通风量计算：WQtn)CpnQW(trtn)Cpn(tr（m3/h）※该公式等价于：Q——供热负荷kJ/h；tr、th——出风口和室内设定温度℃；Cp——空气定压比热=1.01kJ/kg℃；353n※ρn——室内空气密度273tn（kg/m3）；3、电热采暖——主要用于温床土壤的局部加热1）电热温床的组成

地面覆盖——玻璃或薄膜床土——加热线——隔热层——保温Na (m)2）加热线的间隔距离 L P精彩文档实用标准文案式中：P——单位面积所需要的加热功率（依据气候和作物生长需要，一般P=60～140w/m2。L——每盘电热线长度（ m）。N——每盘电热线功率（ w）。五、温室通风换气与湿帘风机降温（一）自然通风换气热压换气——利用室内外温差形成 的压差换气风压换气——利用风力作用形成压 差换气1、温室的设计换气率与设计换气量（1） 维持一定室温的换气率△换气率——单位面积、单位时间换气量（ m3/m2.min）。1 as(1 Pn)(1 )qt [ kW]wCp tntw (m3/m2.min)式中：ρw——设定室外温度为 tw时的干空气密度；Cρ——干空气平均定压比热， Cρ=1.01（kJ/kg℃）；a——温室受热面积修正系数， a=1.05～1.2；s——设定室外太阳辐射强度（ kJ/m2min）；精彩文档实用标准文案τ——温室覆盖面透光率，τ=0.5～0.7；Pn——室内作物、地面反射率， Pn=0.1左右；α——温室波恩比（即温室蒸腾、蒸发潜热与室内净太阳辐射热之比），一般α=0.4～0.65；tn、tw——室内、外设计温度（℃）；k——温室外表面对流、辐射换热系数， k=0.33～0.45（kJ/m2min℃）。密闭性好时，取较小值；w——温室散热比：Ag/As,（即温室外表面积与室内地表面积之比）；※在S一定时： qt f(tntw)呈双曲线函数因此，适当保持较大 t，qt较小，降温效率高，经济性好。（2） 维持室内一定CO2浓度的换气率∵随日出光照的增强，光合作用加强，CO2浓度下降。为保持光合作用正常进行，需要一定的换气率 qc，以补充室内的 CO2。PFtqcCnCw(m3/m2.min)※仍为双曲线关系。式中：P——作物平均光合强度（ g/m2min）；※多数作物的光合强度为 8～33mg/m 2min；最高者为300mg/m2min。精彩文档实用标准文案F——作物叶面积指数， F=2～5；——温室土壤床面在温度t时的呼吸强度（通过气体扩散或整体交流）；※肥沃土壤在0℃时的呼吸强度为：6×10-4g/m2min。Cw——室外空气 CO2浓度，一般为0.6g/m3；Cn——室内设定的 CO2浓度。通常设计的换气率q为qt和qc中的大者，即qmaxqt，qc，然后计算换气量：Q 60 qAs（m3/h）2、热压换气量计算※热压换气、风压换气，都是通过换气窗实现的。具有侧窗和天窗两层窗的温室，在内外温差tn tw造成的热压（P=hg(ρw-ρn)）作用下，换气量的计算：（m3/s）式中： 1、 2——分别为侧窗、天窗的流量系数（单位面积、单位压差下的流量）；A1、A2——分别为侧窗、天窗的窗口面积（ m2）；——重力加速度；精彩文档实用标准文案h——上层窗与下层窗中心的垂直高差（ m）；tn、tw——室内、外设计温度； Tn——室内设计绝对温度（ K）。3、风压换气量计算风压——由风力造成对建筑物外表面的压力；风压系数（C）——风向一定时，某一部位的风压与风速动压的比值。（即：风压与风速和空气密度成正比）Q1Cb)V(Ca11换气量计算：a2Aa2b2Ab2（m3/s）式中： a、 b——分别为迎风面和背风面窗孔的流量系数（单位面积、单位压差下的流量）；Aa、Ab——分别为迎风面和背风面窗孔的过流面积（ m2）；V——设计的室外风速（ m/s）；Ca、Cb——分别为迎风面和背风面窗孔处的风压系数。4、热压与风压同时作用的多层窗换气：※与窗孔的位置、形状、面积、风速及室内外温差有关各窗孔流量计算（设窗孔 i=1，2，⋯⋯,n）精彩文档实用标准文案QiiAi2P1x2ghiTCiV2则wTn（m3/s）式中： i Ai Ci——分别为第i个窗孔的流量系数、过流面积和风压系数；P1x——第1窗孔的余压（即在热压作用下室内外的压差），未知数；ρw——室外干空气密度（ kg/m3）；Tn、Tw——室内外空气的绝对温度（ K）；hi——第I窗孔至某一共同基面（如室内地面）的垂直高差（ m）；g——重力加速度；T——是内外温差；V——室外风速（m/s）。建立Qi和ΣQi=0，求解Q1～Qn和P1x N+1个未知数，※根号下为正值时，表示该窗孔为出气；反之为进气（计算时取绝对值开方， Q为负）。总的换气量即为总进气量（或总出气量）。（二）机械强制通风换气量1、强制换气——实际换气量为风机静压性能曲线和管路系统阻力曲线的交点所对应的流量。（P108图4-20）精彩文档实用标准文案※P108图4-21所示：当管路系统（即温室）中的排气空间和吸气空间的压力差P0=0时，该通风系统的管路阻力为：H2A22gQ2或HSQ2（kg/m2）式中：H——通气系统阻力 （kg/m2）；S——阻抗 （kg.s2/m3）；ρ——室外干空气密度（kg/m3）；μ——进气窗口流量系数；A——进气窗口面积 （m2）；——重力加速度；Q——风机在静压 H时的流量 （m3/s）。如果管道系统中的排气空间和吸气空间的压力差 P0≠0时，该系统的管道阻力:H=H0+SQ2 (kg/m2)式中：H0——通气系统排气空间和吸气空间的压力差。※在选择风机时，以设计的换气量 Q和阻力损失H为依据（分别加10～20%安全量），然后确定工作点，并应使工作点处于较高的效率区域（接近标定功率）。（三）温室湿帘风机降温精彩文档实用标准文案1、湿帘风机降温概述20世纪50年代，在美国开始使用。可将室内温度降至室外温度以下； 设备运行费用仅为空调机组的 1/10。2、湿帘风机降温原理空气所含有的热量（称为空气的焓）：i=(1.01+0.001d)t+2.501d (kJ/kg干空气)——空气的温度（℃）；d——空气中含湿量（ g/kg 干空气）※上式中的前半部分为显热（ =比热×温度）；后半部分为潜热。原理：湿帘孔隙表面部分液态水接触未饱和的空气时，蒸发为蒸汽，带走大量潜热，使空气降温并引入室内（可使室内室内温度仅高出室外温度 2℃左右）。3、湿帘风机降温系统的设计参数SiLEtit0qkCpi1）降温的室内温度：RA（℃）式中：t0——室外设计温度 （℃）；Si——室内设计太阳辐射强度（ Si 0.9S0），其中：τ为透射率；S0为室外设计太阳辐射强度；精彩文档实用标准文案L——单位质量的水的蒸发潜热；Cp——空气定压比热（ 1.01kJ/kg.℃）；ρi——室内空气密度（≈ 1.17kg/m 3）；q——温室设计换气率（ m3/m2.min）；k——温室外表面对流换热系数（相当于散掉的热量， k=23～25kJ/m2.min.℃）RA——温室保温比 RA=As/Ag(即散热比的倒数，Ag为外表面积)；E——温室内水分总蒸发量（ E=14～20g/m2.min）※为了避免进出风口的温差过大，一般限制通风长度为35～40m。Q2）湿帘面积F的确定：F60V（m2）其中：Q——设计换气量（ m3/min）；V——湿帘允许过帘风速 V=1.1～1.3m/s(室内适宜风速为0.6～0.7m/s)。一、 温室光能利用与光照设计（一）太阳辐射与生理辐射1、太阳辐射——P111图4-24（光谱能量分布）精彩文档实用标准文案包括：直接辐射、散射、黑体辐射大气上界的太阳辐射光谱的波长为 0～∞的连续光谱；99%的能量集中在0.17～4μm之间，能量最大的波长为 0.475μm475nm）；紫光的波长为270～380nm，占能量的7%；可见光的波长为 380～780nm，占能量的47%；红外光的波长为 780～4μm，占能量的46%。2、生理辐射——对绿色植物生长发育有效的辐射。P111图4-25生理辐射的波长一般在 300～750nm 之间，但随时间、地点、天气状况的变化而变化。（※《农业科技名词》 P403，指出其波长为 380～710nm，能量约占太阳对地面辐射总能量的 47～53%）两处吸收高峰：波长 300～440nm 和波长670～680nm；对于波长>2.5μm的远红外光，吸收率与黑体相当；对于波长 550nm和波长 700nm～2.5μm，吸收率低或不吸收。、辐射的量度精彩文档实用标准文案1）辐射的强度：a.辐射通量：单位时间内以电磁波或光量子形成发射﹑传输或接收的能量叫edQe做辐射通量（e）。dt（瓦或尔格/s）（即辐射功率）辐射强度：到达或通过单位面积上的辐射通量。eieA (w/m2)c.点辐射源：则用点辐射强度（即点源在单位主体角发出的辐射通量）eIe发＝ （瓦/球面度，W/sr）sr----球面度符号s其中，主体角 r2（球面度，符号为 sr）光照强度：人的视觉强度与光能的大小，光的波长有关（P112图4-27光谱光效率曲线），其光谱灵敏度用正常人眼白天标准光谱光效率【v()】确定。v()max在555nm波长处。a.光通量：辐射通量与相应的光谱光效率的乘积，单位为流明。（1流明—— 即在标准空气中，单位立体角通过1/683w 的波长为555mm的辐射）精彩文档实用标准文案光照强度――到达或通过单位面积的光通量（流明），单位为勒克斯（lx）lx=1流明/m2※明视觉――白昼或强光条件下的视觉※暗视觉――混暗或微光条件下的视觉3）量子流密度――单位时间到达或通过单位面积的莫尔量子数。单位为E（爱因斯坦） E1E＝1mol量子/sm2=6.022×1023量子/sm21E=106 E※ 光电效应或光化学反应时多采用量子流密度※ 在研究植物光合作用或光照时多以出现辐射范围内的量子流密度为评价光辐射的物理量。（二）光照强度与光合作用※大多数栽培植物正常生长和发育的最适宜光照强度为8000～12000LX的范围※ 光合强度－单位面积叶面积单位时间吸收 CO2的毫克数多数植物的光合强度为5～12mgco2/m2 h最高达到180mgco2/m2 h精彩文档实用标准文案※ 光呼吸－在光照条件下植物吸氧放出 co2的过程，C3作物约有10～15%光合作用最初产物被光呼吸所消耗（而 C4作物没有光呼吸）1、光饱和点、光补偿点：光饱和点——当光照强度达到一定限度时，光合作用不再加快，这时的光照强度称为光饱和点。光补偿点——当光照强度降至植物的光合强度和呼吸强度相等时， 这时的光照强度称为光补偿点。光饱和点和光补偿点分别代表植物对强光、弱光的利用能力，以作为植物需光性的指标。2、光反应、暗反应－是光合作用的两个生化过程（光合作用的两个阶段）。光反应——（在光照射下）吸收光能，固定 CO2生成中间产物暗反应——（与光无关）把 CO2还原成体内有机物。（三）光周期对光照的基本要求1、光周期现象－即昼夜间光照和黑暗的交替以及光照与黑暗时间的长短，影响植物开花结实的现象。根据不同植物对光周期的反应不同，可分为长日照植物，短日照植物和中间性植物3种类型。精彩文档实用标准文案短日照植物（实际是长夜植物）——在一定发育时期内，每天光照时间只有小于某一时数（临界日长）并经过一定天数才能开花的植物。（如果玉米、大豆等，缩短光照时间可以提早开花）长日照植物（实际是短夜植物）——在一定发育时期内，每天光照时间只有大于某一时数（临界日长）并经过一定天数才能开花的植物。（如小麦、大麦、菠菜、向日葵等，延长光照时间可提早开花）中间性植物－发育期间对光照没有严格要求的植物。（如西红柿等）2、光敏色素（光敏素）－一种可溶解于水的蓝色或蓝绿色的色素蛋白质（其分子含有非蛋白质部分――开链的四个吡咯环）可对红光（660nm）和远红光（730nm）进行可逆的吸收反应，能控制植物的开花。光敏色素分为两种类型：1红光吸收型－最大吸收波长为 660nm，以P660表示；2远红光吸收型－最大吸收波长为 730nm，以P730表示在植物的光周期反应中，消除暗期最有效的是红光（660nm）但他的作用可被远红光（730nm）所抵消。精彩文档实用标准文案例如：①短日照植物在每天长时间的黑暗中若给予短暂的红光， 就不能开花，∵被660nm 光照射后，P660转变为P730，此时P730增多可抑制短日照植物的生长发育。②如果在红光照射后又立即用远红光短暂照射，则仍能开花；③如果用两种光交替处理，开花与否，决定于最后的照射是红光还是远红光。(长日照植物的情形与上述情形相反 )。短日照植物要求较低 P730/P660 比值，长日照植物要求较高的 P730/P660 比值。P660类和P730类光敏色素随光照条件而变化。若