王洋教授分享工厂化鱼菜共生供热系统建模与优化

发布时间:2021-09-22 03:44 阅读次数:
本文摘要:2019年5月18日,在《智慧农业》编辑部举行的“2019智慧农业青年学术研讨会”上,中国农业大学王洋教授就《工厂化鱼菜共生供热系统建模与优化》做了分享,以下是主要内容。王洋教授现场陈诉大家都知道鱼肉含有富厚的卵白质与微量元素,且脂肪含量不高,是一种康健的肉食产物。我们团队依据水产养殖与水培的新型节水组合原则,构建了一种鱼菜共生供热系统,为鱼和植物提供最佳生产条件。该系统接纳循环性和节水性相联合模式,可维护高效的生态平衡。

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2019年5月18日,在《智慧农业》编辑部举行的“2019智慧农业青年学术研讨会”上,中国农业大学王洋教授就《工厂化鱼菜共生供热系统建模与优化》做了分享,以下是主要内容。王洋教授现场陈诉大家都知道鱼肉含有富厚的卵白质与微量元素,且脂肪含量不高,是一种康健的肉食产物。我们团队依据水产养殖与水培的新型节水组合原则,构建了一种鱼菜共生供热系统,为鱼和植物提供最佳生产条件。该系统接纳循环性和节水性相联合模式,可维护高效的生态平衡。

实验平台拥有创新型水培和鱼菜共生蘑菇房两种模式,包罗能源循环、水循环、空气循环以及废物循环四种循环。水产养殖中的温水鱼养殖对水情况的要求很是苛刻,如罗非鱼、鲤鱼、鲫鱼等鱼种,水情况温度需要保持在25~30℃之间,同时需消耗大量的能源来维持水体温度。我们提出了使用多能互补的计谋来解决高耗能问题。

多能互补计谋已经广泛应用于智能电网与修建等领域,但在农业方面的应用很是少,现在仅在智能温室中有所涉及。第一代水产养殖基地坐落于山东省潍坊市寿光。温室空间巨细为90m×10m×4.8m,内部共设有:八个鱼缸,每个鱼缸体积为4m3;15张水培床,每床细分为5个通道,每通道0.15m宽、7.0m长、0.15m深;4张蘑菇床、每床分为3层,每床1.0 m宽、3.0m长、2.0m高。主要生产罗非鱼、鲫鱼以及西红柿和黄瓜等作物。

温室结构 该项目的主要任务是建设中国工厂化鱼菜共生系统示范基地,将先进技术整合到联合水产养殖、水耕栽培的新型养殖模式。该项目的主要目的是验证和测试鱼菜共生系统,项目内容主要包罗鱼菜菌(菇)共生系统方案设计,鱼类、蔬菜和蘑菇房比例设置的方案设计,鱼类和蔬菜植物参数数据研究,情况因子中溶解氧、pH、营养、温度、湿度等预测、预警和控制模型构建。

当前鱼菜共生系统循环水温度恒定。大多数蔬菜植物在白昼温度20~30℃和夜间温度14~18℃情况生长。

而温水鱼需要保持箱内水温在25~30℃规模内。电加热器的加热方法需要消耗大量的电能来维持最佳温水鱼生长条件下的水温,占鱼菜共生系统日用电量的50%以上。为解决小型化鱼菜共生系统电能消耗庞大的问题,接纳可再生能源和优化治理(多能互补)的方式可以提高粮食生产,保持能源的恒久可连续性。而且可再生能源应用在水培系统中可淘汰CO2的排放、节约化石燃料、构建可连续的“粮食生产-水培”系统。

我们团队提出了一种将管式换热器(THE)和热储能(TES)单元相联合的加热方法来取代电加热器。TES装置由可再生能源提供的,即热能需要白昼储存,夜间排放。接纳盘算流体力学(CFD)方法对研究模型举行瞬态分析和磨练,研究效果讲明,水箱中的水温漫衍满足于最佳温水鱼类的生长条件(27.25~29℃),热效率高达60%以上。THE每单元长度的传热速率为600~1300 W/m(热流介质:55~80℃),加热方式与可再生能源提供的TES单元通例热源兼容。

用于加热鱼缸循环水的泵功率为100~200W,具有较低的电力消耗和运行成本,且换热时间短,3.4m3鱼缸水需要25min。而热流介质在管式换热器内流动并没有改变水产养殖水情况的生态特性。接下来,我们团队计划接纳由太阳能与热泵系统互补的TES装置,其中太阳能集热器总吸收面积在45m2以上,通过实验检测与CFD模型分析,以进一步验证和比力仿真效果。专家简介 王洋,1982年生,男,中国农业大学信息与电气工程学院教授,博士生导师,国家外洋高条理人才计划专家(农业电气化与自动化),国家留学基金委项目评审专家,国家电网(北京)项目评审专家,团结国国际能源署(IEA) Task 63项目专家,20多个国际学术期刊同行通讯评审专家。

主要研究温室多时空尺度能源系统优化与调控,农村、农业修建情况改善与修建节能协同控制技术(通风热接纳、太阳能墙、光伏热电与相变储能),基于多能互补的鱼菜共生供能供热系统优化,鱼菜共生循环水系统节能增效减排新技术与装备,被动式节能关键技术与应用,陆基工厂养殖生长情况精准调控与能源优化技术等。共揭晓学术论文40余篇,其中以第一作者身份揭晓SCI论文13篇,平均影响因子6.7。


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