节能减排大赛范例科技作品类

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1、序号： 编码： 第二届大学生节能减排社会实践与科技竞赛作品申报书【科技作品类（含实物制作、软件、设计等）】 作品名称： 低能耗变量喷洒喷灌机组研制及节能供水研究 学校全称： 江苏大学 申报者姓名： 刘俊萍 说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时须完整填写A、B、C三类表格。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚。4序号、编码由第二届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛组委会填写。5科技作品类的作品说明书全文请附于申报书之后，作品说明书格式规范见附件3.6作品申报书须由一位具有高级专业技术职称的专家提供推荐意见。7作品申报书须按要求由各

2、参赛高校竞赛组织协调机构统一寄送。8. 其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。寄送地址：华中科技大学能源与动力工程学院详细地址：湖北省武汉市珞瑜路1037号联 系 人： 张奥 戴则健联系电话：027-87542617 027-87540934传 真：027-87542617邮政编码：430074 学校学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月31日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （本科生学籍管理部门签名盖章）：年 月 日是否 （研究生学籍管理部门签名盖章）：年 月 日学校教务处或团委意见本作品是否为课外学术科技或社会实

3、践活动成果。是否（签名盖章）：年 月 日B申报作品情况（科技作品类，含实物制作、软件、设计等）说明：1必须由申报者本人填写； 2本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片）等必要的说明资料； 3本部分中的管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。作品名称低能耗变量喷洒喷灌机组研制及节能供水研究作品摘要（500字以内；含作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标）研究目的：随着经济社会进一步发展，水资源的战略性地位越来越重要，水的问题关系到人类的可持续生存。从我国农业生产发展来看，农业是用水大户，20世纪50年代农业用水高达总用水量的90%，由于

4、大力发展节水农业，农业用水总量现已下降到70。因此，发展节水灌溉是我国缓解水资源紧缺矛盾的必然趋势。喷灌技术作为一种先进的节水灌溉技术，对世界农业的发展起到了巨大的推动作用。低能耗喷灌机组实现变量喷洒正符合我国“精确灌溉”和“节能降耗”的要求。目前变量喷洒喷灌机组在运行时存在能源浪费等问题，因此研制低能耗变量喷洒喷灌机组并对其节能供水进行研究有很重要的意义。基本思路：变量喷洒理论研究及设备研制机组运行能耗分析节能供水及试验研究应用及效益分析创新点及关键技术：（1） 喷灌机组实现变量喷洒理论研究；（2） 应用水射流技术进行研制性能优越的喷灌设备，降低能耗；（3） 对机组运行能耗分析，首次将变量技

5、术与节能供水相结合，实现节能效果。主要技术指标：喷灌机组流量15m3/h，扬程为30m，自吸时间为48s，自吸高度为5m，效率提高3%5%；喷头喷灌均匀系数达到0.8以上。作品的科学性先进性（500字以内；必须说明与现有技术相比、该作品是否具有节能减排的实质性技术特点和显著效果。请提供技术经济分析说明。）变量喷洒喷灌机组有以下技术特点和优势：（1） 变量喷洒喷灌机组设备结构简单、造价低廉、运行可靠、适于推广。通用化程度提高47%，蒸发漂移损失降低15%，喷洒均匀系数在85%以上，机组重量减轻20%以上；（2） 本设计首次将变量技术与节能供水相结合，使喷灌机组在实现变量喷洒同时，能够降低能耗，达

6、到节水节能的效果；已提出申请国家发明专利2项，具有自主知识产权。节能效果：随着喷灌面积的增加，喷灌机组的需求量急剧上升，保守的算法假设不增加全国喷灌用水量，仅将目前的所有喷灌系统换成低能耗变量喷洒喷灌机组及其节能供水：（1） 可以带来平均每年节省2.55亿m3灌溉用水的社会效益；（2） 按每年喷灌机组需求以5%的速度增加，每年可以为国家带来1800万元的经济效益；（3） 每年带来0.270.45万kW的能量效益。作品推广应用的可行性分析(200字以内)本产品主要应用于农业节水灌溉方面，另外，大棚种植、城市园林草坪、蔬菜种植园、花卉栽培园等需求场所都是变量喷洒喷灌机组的潜在市场。由于产品采用节能

7、供水策略，将实现变量喷洒同时降低能耗，同时达到节水节能效果，产品的推广可以缓解能源供缺矛盾，这对国家的经济发展是一个巨大的贡献。低能耗变量喷洒喷灌机组适应了我国新农村建设，大力发展节水灌溉，并向节能降耗方向发展的主题，采用节能供水效果明显，应用前景广阔。作品可展示的形 式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示图片 录像 样品作品的真实性及原创性声明：申请者郑重声明：所呈交的作品是由申请者完成的原创性课外科技成果。除了报告中特别加以标注引用的内容外，本作品不包含任何其他个人或集体创作的成果作品。申请者对申报内容的真实性负责，申请者完全意识到本声明的法律后果由本人承担。申请者（签名） 刘俊萍 学校

8、管理部门推荐意见 签字（盖章）年 月 日D竞赛组织委员会秘书处资格和形式审查意见组委会秘书处资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处审查结果合格 不合格 负责人（签名） 年 月 日E竞赛专家委员会预审意见目 录1 研究背景及意义12 关键设备研制13 节能供水研究23.1 机组运行能耗分析23.2 参数关系仿真33.3 节能供水试验33.4 试验结果分析44 创新点及应用55 节能效益分析55.1 社会效益55.2 经济效益55.3 能量效益56 结论6参考文献6低能耗变量喷洒喷灌机组研制及节能供水研究设计说明书设计者：刘俊萍 骆

9、寅 朱兴业 魏洋洋 梁赟 王涛 指导教师：袁寿其（江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏，镇江，212013）作品内容简介设计了一种低能耗变量喷洒喷灌机组，主要包括变量喷洒喷头和喷灌泵。对机组运行进行能耗分析，提出确定泵特性曲线与管路特性曲线，由理论分析得出任意形状喷洒时，在喷头相应旋转角度下，其射程与所需流量、工作压力之间的关系，根据管路特性曲线，确定泵运行于工况点时所需供给的流量、扬程。通过变频调速实现泵的要求，达到任意形状变量喷洒，同时起到节能的效果。并对机组LabView仿真试验，得到采用变频调速方式可以使喷灌系统实现正方形的变量喷洒。对变量喷洒喷灌机组进行节能效益分析，假设不增加全国

10、喷灌用水量，仅将目前的所有喷灌系统换成低能耗变量喷洒喷灌机组及其节能供水策略，可以带来平均每年节省2.55亿m3灌溉用水的社会效益。按每年喷灌机组需求以5%的速度增加，每年可以为国家带来1800万元的经济效益，和每年带来0.270.45万kW的能量效益。本设计首次将变量技术与节能供水策略相结合，使喷灌机组在实现变量喷洒同时，能够降低能耗，达到节水节能的效果。（联系人：刘俊萍 联系电话：13914555629 EMAIL：）1 研究背景及意义喷灌机组正朝着低压喷洒、降低能耗，综合利用、多种用途、系列成套、性能可靠、自动化高的方向稳步发展。轻小型喷灌机组主要包括手提式、手抬式、手推车式、小型拖拉机

11、悬挂式、小型绞盘式喷灌机。代表当代世界先进技术水平的公司是澳大利亚的Southern Cross公司、奥地利的Bauer公司。我国轻小型喷灌机组目前全国保有量达60多万台套，机组喷灌面积占全国喷灌面积的70%左右。其机型20多年来没有多大变化，急需更新换代。因此，研究适用于不规则地形喷灌需要并且灌水均匀、能量消耗低的变量喷洒设备，有利于提高灌溉效率，降低灌溉系统工作压力及造价，减少灌溉系统能量消耗和工程投入，为实现精确高效节水灌溉提供理论支撑和关键技术与设备，且机组运行时降低能耗的研究有很重要的理论意义及实用价值。2 关键设备研制 图1变量喷洒全射流喷头 图2自吸喷灌泵变量喷洒全射流喷头主要通

12、过在具有自主知识产权的全射流喷头转体处增设压力流量调节装置实现。压力流量调节装置由相对运动改变进口截面积的动静片组成。静片通过连接套与转体连接座固定，动片与空心轴压配，喷体与空心轴连接，喷管与喷体连接。旋转密封机构位于喷体内部，起到防止喷头漏水的效果。换向机构位于喷体中部，经反向塑料管与反向补气嘴相连，限位环位于换向机构两侧，起到控制换向机构旋转角度的效果。静片和动片的相对运动改变喷头进口截流面积，改变进口压力，在喷头转动的同时改变射程，达到变量喷洒的效果。射流式自吸喷灌泵在以电动机为动力的离心泵的基础上增设了自循环射流器，实现普通离心泵的自吸启动。该泵自吸时间短，效率高，结构简单，体积小，重

13、量轻，操作方便，在水泵流量和灌溉控制面积相同的情况下，由于新研制机组的配套动力减小，水泵重量减轻，整机重量可降低35%以上。3 节能供水研究3.1 机组运行能耗分析喷灌系统中，提出由变频器控制泵转速从而控制喷头射程，实现任意形状变量喷洒。基本思路：确定泵特性曲线与管路特性曲线，由理论分析得出任意形状喷洒时，在喷头相应旋转角度下，其射程与所需流量、工作压力之间的关系，根据管路特性曲线，即可确定泵运行于工况点时所需供给的流量、扬程。通过变频调速实现泵的要求，达到任意形状变量喷洒，同时起到节能的效果。图3为变域喷洒机组简图，对于某特定管路，通过如图所示关启阀门a，试验测量p1，p2，p3，p4，Q可以绘制管路1-3段管道损失特性曲线。图4为绘制出的水泵工作曲线与变速调节流量示意图，图中曲线n1为水泵在额定转速下的H-Q曲线，S1为阀门全开时管阻特性曲线，S2，S3为调节阀门2开度后的管阻特性曲线。 图3 变域喷洒机组目前的变域喷洒喷头在水泵额定转速n1下，水泵特性曲线上点A为其最大射程时的工作点，所需流量为Q1，扬程为HA。当射程减小时，可以看成是通过关闭阀门2的开度使流量从Q1降至Q2，管阻特性曲线由S1变