微灌作为一项现代高效节水灌溉技术,由于其节水、增产和便于实施水肥一体化技术等优势,得到了大范围的推广与应用[1]．施肥装置是微灌系统实施水肥一体化技术的关键部件,其性能的优劣直接影响微灌系统施肥的效率和效果．常见施肥装置有压差施肥装置、注肥泵、文丘里施肥器等[2]．其中,文丘里施肥器是微灌水肥一体化应用最广泛的一种施肥装置,通常采用并联的方式,通过喉部产生的负压将肥液吸入管道进行施肥,具有结构简单、不需外加动力及价格低廉等优点．但是,在实际工程应用中,目前市场上常用的系列文丘里施肥器普遍存在吸肥所需的压差损失大,且施肥效率相对较低等问题[3],同时,工作运行中还常伴随着较大振动与噪声．如何进一步优化文丘里施肥器内部结构设计,实现相同吸肥量下水头损失同比降低,或相同水头损失下提高其吸肥量,已成为当前微灌装备研发领域的关注热点．目前,国内学者对文丘里施肥器的研究,主要集中于3个方面:一是通过理论推导与试验方法进行吸肥性能试验[4-6],从而确定合理的工作参数范围;二是通过CFD软件进行数值模拟,对其结构参数进行优化[3,7-8];三是有少数学者通过动态应变仪与高速摄像技术对其内部空化特性进行了相关研究[9],以期降低文丘里施肥器的寿命损耗．而国外主要集中于文丘里管及反应器的研究[10-13],对文丘里施肥器的研究相对较少．综上可知,目前更多的研究仅针对文丘里管或对某特定文丘里施肥器开展,系统针对文丘里施肥器在压力能耗、吸肥效率以及振动与空化等综合性能指标方面的研究鲜有报道,此外,围绕选材制造对文丘里施肥器工作性能指标影响的研究报道也十分罕见．基于此,文中选择规格为DN 20的6种不同材质的国内外文丘里施肥器进行综合性能测试研究,相关研究结论以期能为文丘里施肥器结构优化设计和综合性能提升提供理论参考．

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用6种DN 20规格的文丘里施肥器,国外品牌2种,编号为NF,PL．国内品牌2种,编号FJ,LG．其中LG系列为同一厂家采用不同材质相同模具生产的施肥器,编号为LG-01,LG-02,LG-03．参考热塑性塑料注射成型收缩率的测定标准[14],得到不同材质收缩率．试验用6种施肥器结构材质及关键尺寸等参数如表1所示,其中D为进口内径,d为吸肥口直径．吸肥管均使用同一个硬质胶管,其直径为6 mm,长度为750 mm．常见文丘里施肥器内部剖面结构如图1所示．

 

表1 文丘里施肥器结构材质及关键尺寸等参数表Tab.1 Material quality and main structural sizes of Venturi injector

  

编号实物图产地接口形式材质收缩率D/mmd/mmPL以色列承接UPVC0.1～0.514.04.8NF以色列螺纹PE1.5～1.620.55.5FJ福建螺纹POM1.9～2.312.64.7LG-01浙江螺纹PP1.0～2.512.64.6LG-02浙江螺纹UPVC0.1～0.512.84.7LG-03浙江螺纹PVDF3.0～6.012.54.6

  

图1 常见文丘里施肥器内部结构流道示意图

 

Fig.1 Internal flow structure for common Venturi injector

1.2 试验装置

试验在中国水利水电科学研究院大兴试验基地进行,试验水源为自来水,蓄于基地自建水池,试验采用供排水循环系统,文丘里施肥器所吸肥液介质采用清水模拟．试验装置如图2所示,文丘里施肥器与主管道系统采用并联连接方式,主管道采用ø32 mm PVC管,连接文丘里施肥装置的旁路管道采用ø25mm PVC管．文丘里施肥器进出口流量采用涡轮流量传感器(型号LWGY-15,修正量程0.3 ～1.8 m3/h,脉冲修正系数为827 000,829 000 n/m3,精度为±0.5%)进行测定,文丘里施肥器进口压力和出口压力用高精度压力变送器(量程0～1 MPa,精度0.25级)测量获取,涡轮流量传感器与高精度压力变送器连接于液晶流量积算仪(显示精度为全量程的±0.2%),便于显示和读取相关测试数据．图2中普通精度压力表安装在主管道进水口处,用于测量系统总压力．图2中电磁阀与水位传感器与补水控制器连接,然后进一步通过与补水箱连接,实现实时对储肥桶进行自动补水,使储肥桶液面保持相对稳定,在保证水压力对吸肥不造成影响的同时,确保试验过程更加快速准确．

  

图2 文丘里施肥器性能测试装置示意图

 

Fig.2 Experimental device of injection performance for

 

Venturi injector

1.3 试验方法

试验主要通过控制阀门的开度，来调节文丘里施肥器的工作压力和流量.其中阀门1用来控制进口压力与进口流量，阀门3控制出口压力与出口流量，从而间接获取压差与吸肥流量.进口压力共设置0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.35，0.40 MPa 8个水平.通过控制阀门，先找到每个水平下刚好吸肥时所对应的出口压力，进而确定出较为合适的试验梯度，以合适梯度将出口压力递减至最小值.同时，在水平方向上，对振动仪(型号GM63A,测量误差±5%)施加约10 N压力于喉部与扩散段，测量其振动加速度，并读取峰值.由于PL型文丘里施肥器与其他型号结构存在较大差别，仅测量了喉部振动情况.所有数据均在压力稳定后3 min后读取，每组试验重复3次.

小学生处于成长的关键时期，对各种事物有强烈的好奇心。小学教育如果缺乏新颖性，教师只是单纯地进行知识讲解，会使学生在课堂中常常出现学习兴趣下降及注意力不集中的情况。为了实现小学德育与心理教育的整合，就需要教师在教学中做到寓教于乐，积极创设轻松幽默的学习氛围，不断丰富教育载体，鼓励学生自我探索小学德育、心理健康学习，真正做到寓教于乐，整合德育教学及心理健康教育，提升小学语文教育效果。

2 结果与分析

2.1 压差对比分析

图4为6种文丘里施肥器单位时间内吸肥量Q随进出口压差ΔP改变而变化的关系特性曲线．可以看出,对于PL型号文丘里施肥器,在所测试的进口压力水平范围内(0.05～0.40MPa),在给定进口压力下,吸肥量均随进出口压差的增大呈明显直线上升趋势．另外5种施肥器则在进口压力为0.05,0.10 MPa时,吸肥量与进出口压差直线正相关,当进口压力大小超出该水平,吸肥量随进出口压差增大而增大,当到达某压差值时,吸肥量随压差的进一步增大趋向于平缓,甚至出现下滑．

[ 4 ] 冯瑞珏,洪添胜,李加念,等. 文丘里施肥器控制性能试验分析[J]. 灌溉排水学报, 2011,30(6): 11-14.

where d is the mean median particle diameter of phosphor particles, ρmix is the density of the phosphor particles, and ρ0 is the density of silica gel. Specifically,

  

图3 吸肥临界压差与进口压力关系

 

Fig.3 Relationship between critical pressure

 

difference and inlet pressure

根据所测数据,建立了6种文丘里施肥器临界压差与进口压力之间的线性回归模型,如表2所示．临界压差回归模型相关系数R2在0.991 9以上,线性相关十分显著．对于临界压差回归线性方程,线性斜率系数可视为文丘里施肥器启动损失系数,线性斜率系数越大,吸肥启动压差越大,说明吸肥启动需要损失的能耗越大．其中,PL型启动损失系数在0.5以上,说明需要损失进口压力的一半以上才能开始吸肥,而另外5种文丘里施肥器启动损失系数均小于0.5,从这个角度, PL型文丘里施肥器在压力损失方面处于一定劣势．

 

表2 临界压差与进口压力之间的回归模型Tab.2 Regression models between critical pressuredifference and inlet pressure

  

编号临界模型R2PLΔPmin=0.5283P1-0.00020.9996NFΔPmin=0.3614P1+0.00120.9993FJΔPmin=0.3667P1+0.00700.9991LG-01ΔPmin=0.2507P1+0.00600.9919LG-02ΔPmin=0.2757P1+0.00500.9990LG-03ΔPmin=0.2469P1+0.00330.9981

2.2 吸肥量对比分析

单位时间内吸肥量是大多数学者评价文丘里施肥器施肥性能优劣的重要指标,研究首先对比分析了不同进口压力水平下,6种文丘里施肥器单位时间内吸肥量与压差的关系,同时进一步探讨了最大吸肥量随进口压力的变化规律．

2.2.1 吸肥量与压差变化关系

吸肥临界压差是指某进口压力条件下,使文丘里施肥器刚好吸肥时的进出口压差,只有当压差大于临界压差时才能吸肥．最大压差是指在保持进口压力不变,调节出口压力至最小时的进出口压差．因而,吸肥临界压差与最大压差形成了吸肥压差的上下限,即吸肥压差区间．

  

图4 不同进口压力下吸肥量与压差的关系

 

Fig.4 Relationship between injector rate and pressure difference under different inlet pressures

表3为不同材质文丘里施肥器最大吸肥量与吸肥临界压差表,其中P1为进口压力,Pmin为临界压差．结合表3进一步比较LG-01,LG-02和LG-03这3种设计尺寸相同而材质不同的文丘里施肥器各自吸肥特性曲线,发现在相同进口压力下,彼此之间的吸肥量随进口压差变化规律、最大吸肥量以及吸肥临界压差存在明显差异,LG-03型文丘里施肥器最大吸肥量稍低于LG-01,但明显低于LG-02型,同比最低降低43.15%.其原因很可能是由于材质收缩率不同,由表1可知,LG-03型文丘里施肥器同比具有较大的收缩率,收缩率大的难以精准控制尺寸,容易产生更大的制造偏差,从而引起吸肥性能的下降．因此,选用收缩率较小的材质作为文丘里施肥器原料为宜．同时,由于制造偏差导致尺寸有轻微改变,而吸肥量变化却有明显差异,说明结构尺寸变化对吸肥量变化有较明显影响,是影响吸肥量的大小关键因素之一[5]．因此,在选材方面,建议选用收缩率较小的UPVC材质进行加工生产,减少施肥器的制造偏差,保证结构尺寸的准确．

基于Amiri等[19]和Veeramachaneni[21]给出的可能度计算公式，本文根据智立方集中元素隶属度、犹豫度和非隶属度所表达的含义的不同，给出了智数和智立方数的可能度计算公式。

 

表3 不同材质文丘里施肥器最大吸肥量与临界压差Tab.3 Maximum suction of different material qualityVenturi injector and critical pressure difference

  

P1/MPa编号材质Qmax/(m3·h-1)Pmin/MPa0.2LG-01PP0.0940.060LG-02UPVC0.1320.065LG-03PVDF0.0870.0530.3LG-01PP0.0920.083LG-02UPVC0.1420.095LG-03PVDF0.0860.0800.4LG-01PP0.0890.103LG-02UPVC0.1450.120LG-03PVDF0.0830.100

2.2.2 最大吸肥量随进口压力变化规律

图5为6种文丘里施肥器最大吸肥量Qmax随进口压力P1变化规律,总体上而言,6种文丘里施肥器随着进口压力的增加,与各进口压力下相应的最大吸肥量也随之增大,但当各类型施肥器达到各自吸肥量上限时,随进口压力的进一步增大,与之对应的最大吸肥量趋向平缓变化,由此可知,每种文丘里施肥器实际存在与其流道结构相对应的一个吸肥量上限值．

  

图5 进口压力与最大吸肥量的关系

 

Fig.5 Relationship between the maximum injector

 

rate and inlet pressure

尽管各类型文丘里施肥器达到其吸肥量上限值时所对应的进口压力不相同,如PL型随进口压力增加,与各进口压力下对应最大吸肥量一直呈上升趋势,直到当进口压力达到0.35～0.40 MPa时,与之相应的最大吸肥量达到了这类型施肥器吸肥量上限值,然后趋于平缓．而另外5种文丘里施肥器各进口压力下,最大吸肥量在0.05～0.10 MPa呈上升趋势,基本都在进口压力为0.10 MPa附近,达到了各施肥器吸肥能力的上限,然后,随着进口压力的增大,与之对应的最大吸肥量趋向平缓,甚至呈下降趋势．其原因可能是,随着进口压力增大,所能产生的进出口压差随之增大,造成文丘里施肥器内部气化现象加强,相比PL型,这种气化现象的加强更能抑制文丘里最大吸肥量的增加．而文丘里施肥器内部流道结构与尺寸是影响喉部负压产生的关键因素,鉴于在相同进口压力下,PL型文丘里施肥器所能实现的最大吸肥量大于其他施肥器,从这个意义上,PL型文丘里施肥器的内部流道结构设计在提高吸肥量这个指标上具有明显优势．

此外,对比图3与图5,当进口压力为0.10 MPa时,PL型最大吸肥量最大,但相应的吸肥临界压差也相对较大; NF型号和LG系列(LG-01,LG-02和LG-03)施肥器具有基本相同的吸肥临界压差,但NF型号施肥器最大吸肥量却明显高于LG系列,同比最高提高75.26%,从能量平衡的角度分析,NF型号施肥器喉部所能产生的吸肥负压要大于LG系列,这也从侧面进一步说明了文丘里施肥器内部结构优化设计的重要性．从压差损失和最大吸肥量两个指标综合分析,国外以色列NF型施肥器的性能还是要明显优于国内大多数同类产品．若不考虑压力能耗损失,PL吸肥量是其他常规文丘里施肥器的1.5～5.0倍,用于单次施肥量较大的灌溉工程将具有明显优势．

2.3 振动分析

文丘里施肥器在运行过程中常伴随着剧烈振动和噪声,一般是由于结构设计不合理导致水流扰动或压差过大造成空化现象所致,从而造成能量损失,同时也降低了文丘里施肥器使用寿命和吸肥效率．因而,一定程度上,可将文丘里施肥器的振动情况作为评判其性能优劣的依据之一．文丘里施肥器的振动情况可采用振动加速度a的峰值来分析,其数值表征振动中冲击力的大小．

老大妈推着婴儿车走了，突然，苏母问他：婷婷是不是也快生了？苏穆武不解地：生什么？苏母说：外孙呀！结婚前她不是说怀孕了吗？苏穆武恍然地：我把这档子事差点忘了。苏母沉吟地：奇怪，怎么一点看不出来呢？

HAN Qibiao,HUANG Xingfa,LIU Honglu,et al. Comparative analysis on fertilization performance of six Venturi injectors[J]. Transactions of the CSAM, 2013,44(4): 113-117.(in Chinese)

从吸肥压差损失与吸肥量参数综合考虑,优选NF,PL,LG-01和LG-02型号文丘里施肥器进行振动比较．鉴于进口压力较小时振动相对很小,为便于分析,研究分别以进口压力为0.10,0.20,0.30,0.40 MPa为测试水平,分析探讨喉部与扩散段振动随进出口压差改变时的变化规律．从图6可知,喉部振动和扩散段振动均随进出口压差的增大而增大,且达到某压差时有突跃情况,可能是由于出现了空化,使振动突然加大;PL型振动较弱,其振动加速度峰值在30 mm/s2以内,其他3种施肥器振动加速度峰值均大于PL型,而LG-01型更是达到100 mm/s2以上,振动十分剧烈．随压差增大,LG-01型率先空化,其次分别是NF和LG-02型,空化发生越早,所对应的压差区间也就越大,会对施肥器本身寿命造成损害．扩散段振动普遍高于喉部,说明振动在扩散段最为剧烈,即空化气泡在扩散段破灭,而在进口压力为0.30 MPa和0.40 MPa时,在压差较小范围内,NF型反而出现了喉部振动高于扩散段现象,可能是由于压差较小未发生空化,而在喉部处吸肥量较大,流速快,水流扰动性较大,因而喉部受到较大冲击力．在进口压力为0.30和0.40 MPa时,LG-01与LG-02型振动随进出口压差增大到某值后又逐渐下降,其原因可能是由于喉部负压区产生的气泡,在水流的冲击下从喉部向扩散段移动,由于扩散段截面增大,速度降低,压力升高,运动到扩散段的气泡开始溃灭,进而对文丘里施肥器内壁形成强烈冲击,而当进出口压差增大到某值时,喉部负压不再受压差的影响,振动减弱[12],同时也影响吸肥能力的进一步增强．

  

图6 喉部和扩散段振动与进出口压差的关系

 

Fig.6 Relationship between throat vibration, divergent section vibration and inlet and outlet pressure difference

2.3.2 振动对吸肥量的影响

1、《关于境外机构投资境内债券市场企业所得税 增值税政策的通知》。11月7日，为进一步推动债券市场对外开放，财政部、国家税务总局联合制定下发《关于境外机构投资境内债券市场企业所得税 增值税政策的通知》（财税〔2018〕108号），对境外机构投资境内债券市场企业所得税、增值税政策进行明确。根据《通知》的有关规定，自2018年11月7日起至2021年11月6日止，对境外机构投资境内债券市场取得的债券利息收入暂免征收企业所得税和增值税。但上述暂免征收企业所得税的范围不包括境外机构在境内设立的机构、场所取得的与该机构、场所有实际联系的债券利息。

从图6可知,无论何种进口压力下,LG-01型始终处于高频振动状态,远高于其他型号．结合图5分析,发现LG-01型最大吸肥量相比另外3种文丘里施肥器明显偏小,其原因可能是LG-01型始终处于高频振动状态,抑制了吸肥量的增大．相同条件下,同种文丘里施肥器虽扩散段振动较剧烈,但喉部与扩散段振动加速度变化趋势基本一致,且振动与空化首先发生于喉部．为此,对比了不同进口压力条件下,吸肥量Q与喉部振动加速度a随进出口压差变化的规律,以进口压力水平为0.20,0.30 MPa时所对应的工况加以分析,如图7所示．当进口压力为0.20 MPa时,除了PL型,其他型号文丘里施肥器均随进出口压差的增大,吸肥量与喉部振动也增大,而达到一定压差后,喉部段振动会发生明显突跃现象,而此时LG-01和LG-02型吸肥量逐渐趋于稳定,而压差增大对PL型振动影响相对微弱,对吸肥量随压差增大而提高的阻碍较小,因而其吸肥量呈线性快速上升趋势．当进口压力为0.30 MPa时,这种趋势尤为明显,即除了PL型号,其他型号文丘里施肥器均随进出口压差的增大,喉部振动也增大,但吸肥量越趋于稳定,进一步抑制了吸肥能力的提升．当压差在0.15 MPa左右时(图7b),LG-02型振动明显高于NF型,这也进一步解释了图5中NF吸肥量大于LG-02的原因．综上所述,振动影响了吸肥量的大小,一定程度上可将喉部或扩散段振动加速度峰值作为评判文丘里施肥器振动与空化的判断依据．

  

图7 喉部振动和吸肥量与进出口压差的关系

 

Fig.7 Relationship between throat vibration and inlet and

 

outlet pressure difference

3 结 论

针对DN 20规格6种不同材质的国内外文丘里施肥器,基于室内试验测试,系统分析了各类型文丘里施肥器在压力能耗、吸肥效率以及振动与空化等综合性能指标的差异及内在互馈影响机理,得到以下主要结论:

1) 文丘里施肥器吸肥临界压差与进口压力存在显著的线性正相关,文丘里施肥器存在与其内部结构相对应的吸肥量上限,在达到其吸肥量上限之前,吸肥量随压差的增大而增大,当压差超过某一定值时,压差增大对吸肥量提升无明显影响．

2) 相同进口压力下,国内文丘里施肥器最大吸肥量均明显低于国外同类产品(进口压力不大于0.20MPa时),国外PL型施肥器最大吸肥量是国内同类型文丘里施肥器的1.5～5.0倍,国内同类型产品的振动与空化现象受压差变化影响更大．

对照组给予奥氮平(江苏豪森药业股份有限公司,国药准字H20052688,规格5 mg/片)治疗,起始剂量为5 mg/d,若患者未出现严重不良反应,1周内将用药剂量上调,上调至15~20 mg/d,连续用药2个月。

3) 文丘里施肥器内部流道结构与尺寸的差异是影响吸肥性能的关键因子,在相同设计尺寸下,收缩率较小材质的施肥器,制造偏差小,吸肥性能好,UPVC同比是生产文丘里施肥器的优选原料之一．

4) 给定进口压力下,文丘里施肥器所能产生的喉部负压是影响吸肥量大小的先决条件,压差增大后导致振动和空化的加强是抑制吸肥能力进一步提升的重要原因．通过内部结构和尺寸优化,减弱或改善振动和空化现象将是文丘里施肥器后续研发中一个非常重要的方向．

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“什么样的画算是好画，怎样欣赏一幅画？很难概括，但看张伟民的画，可以看画里的情调，画中的情感，绘画的品格。张伟民的画兼工带写、以工为本；兼工带写，以意为上，我非常喜欢他的作品。”浙江省电影家协会主席高克明毫不掩饰对张伟民作品的欣赏。

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试验结果表明,6种文丘里施肥器临界压差Pmin与进口压力P1呈线性正相关,随着进口压力的增大,临界压差也在增大,如图3所示．PL型文丘里施肥器在相同进口压力下,吸肥临界压差明显大于其他5种文丘里施肥器．当进口压力在0.05～0.40 MPa时,NF与FJ文丘里施肥器的临界压差随进口压力变化具有基本相同的变化幅度和趋势．相比其他测试的文丘里施肥器, LG-01与LG-03型文丘里施肥器趋势线基本重合,即相同进口压力下,这2种文丘里施肥器具有基本相同的吸肥临界压差,且具有最小的临界压差．

为避免负值在计算中的不便，在计算山东省制造业发展升级的指数之前，首先，将主成分的得分值进行归一化处理。归一化的处理方法如下：找出29个细分行业中每个主成分的最大值与最小值，求极差；计算每个细分行业与最小值之间的差，而此差与极差之间的比值即为归一化后的主成分值。其次，求出行业归一化后的主成分平均值，并将此作为计算制造业主成分指数的最终主成分值，即指数计算主成分值（Ftj）。再次，根据表4中的权重来求指数计算综合得分值。计算公式为：

首先，在样方内GPR测线每10 m的交叉点进行同步TDR测量，由于该实验区土壤较为紧实，使用较长探针存在一定的操作困难，因而使用长度为20 cm的TDR探针统一进行测量，并将GPR测线数据和TDR点测数据同时进行克里格插值，再进行空间格局对比。如图5和图6所示分别为GPR和TDR的测量插值结果，其中黑线为布设的GPR测线，红点为TDR同步测点位置。

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传统小学数学的特点，是以大圆柱代表的算术作为核心科目，在适当的位置加入小圆柱所代表的度量衡，初等几何及概率统计入门.

2.3.1 喉部振动与扩散段振动的关系

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比预期更紧张的供应和持续的需求增长为所有氮产品价格坚挺提供了支持，全球氮肥价格也受到欧洲天然气价格上涨的支撑。由于运输问题，周转时间以及供应增长速度低于预期，氨气产量受到一定的压力，而尿素继续受中国出口下降和伊朗供应不确定性的影响。

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