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在渔业资源日益枯萎的环境下,出现在人们餐桌上越来越多的是人工养殖的水产品。而水产品养殖场的建立和养殖环境,也越来越多的影响到其生产效率和利润。因此构建水产品的合理的生活环境,成为水产品养殖场的首要任务。而水产品却有自己的生活规律,它们只有在自己最适合的温度、光线强度、水体PH值浓度、含氧量等众多的条件下,才能快速的生长。因此,水产品养殖场的首要任务是在最大限度的节约成本的条件下,满足养埴对象的最佳的生活环境,才能够获得最大的经济效益。
在水产品养殖场中,能耗占其后期投资的绝大部分。而耗能较多的就是水体的增氧系统和增温系统。因此,如果能够有效的控制和减少增氧系统和增温系统的能耗,成为水产品养殖场的首要解决的问题。
对于增氧系统,近年来发展起来的高压增氧等一系列能够较高效率的提高养殖水体的含氧量的方法,都是以消耗大量的能量为基础的,并且往往都伴随着较昂贵的设备投入,这不仅不利于养嫡场的发展,而且对水产品养殖场的盈利率也有很大的影响。而微气泡增氧是一个能够以消耗较小能量,使养殖水体含氧量增加的方法,对养殖场的发展是大大有利的。可是对于水产品高密度的养殖来说,其耗氧量也是非常大的。因此微气泡的动力系统都是长开的,其耗能量也就显而易见的增加。而单位体积的空气量,其越是细化,与养殖水体的接触面积就越大。而氧气主要是由扩散进入养殖水体的。因此,气泡在水体中停留的时间越长,与水体的接触面积越大,其溶氧的效果就会越好。而气泡在水体中停留的时间和与水体的接触面积,直接和单位体积空气的细化程度有直接的关系。因此如果能够在消耗较小能量的前提下,有效的减小气泡的细化程度,成为水产品养殖节能、增效的关键所在。
而对于温控系统,养殖场一般都采用加注热水或者采用电加热的方式,对养殖水体进行加热,从而保证养殖水体的恒温。而加注热水需要较多的能量,制取也不方便:电加热设备却需要耗费大量的资金。而对于温水性鱼类,这些又是必不可少的。因此如何减小增温的损耗,同样也是摆在水产品养殖场主面前的一道难题。
因此,其中的关键问题所在就是如何能够在不多增加耗能的情况下,有效的减小气泡的半径和延长其在养殖水体中停留的时间。
本论文旨在设计一种能够同时增氧和增温的装置,并极大的细化气泡,使气泡在养殖水体中停留的时间和与养殖水体的接触面积都大大提高,并且不耗费多余的能量。在增温方面,在不需要投入大量资金进行基础性建设的前提下,改善传统的电加热设备和补充热水的弊端,使得热量在养殖水体中迅速扩散,达到加热均匀的效果和减少能耗的目的。
本论文经过理论计算,并设计得出了一种新型的增温增氧装置,该装置工作时能够极大的细化气泡,是氧气在养殖水体中高效的溶解:在不多增加能耗的前提下,能够对养殖水体进行快速的增温,并使得热量能够快速的扩散开,当然本装置所耗费的资金应尽可能少。而气泡以水蒸汽和空气的混合状态进入到养殖水体中时,伴随着水蒸汽的液化,气泡在外界压力逐渐变小的情况下,体积反之越来越小。而对气泡上升过程中的影响是,其上升加速度和以及在上升过程中在垂直方向上的投影都会越来越小。因此,气泡在养殖水中停留的时间也会变长,从而提高溶解氧的效率。同时,在气泡的上浮过程中,能够较轻微的搅动养殖水体,能够使得热量的迅速扩散开,不至于造成局部温度过高,对养殖对象造成不必要的伤害。总的来说,本论文所设计的装置是现在工厂化水产养殖溶解氧与温度控制的合成,同时在降低硬件投资和不多占用养殖空间的基础上,能够满足养殖对象对氧气和热量的需求。
经过实验验证和数据对比,我们可以看出本装置的实用性、可实施行和可用性。本装置可以应对北方温度突降,养殖水池的供热问题;也可进行持续的供热和供氧,以节省能耗。在能耗分析上,由于本装置的热量发生装置与养殖水体没有直接的水源关系,因此我们能够以较廉价的能源宋提高发生器内的水体的温度,使之产生大量水蒸汽进入到养殖水体,而不对养殖水体有污染的情况发生。在能源资本上,能够节省大量的能源开销。同样,本装置可以制作成体积大小不同的,以针对不同的养殖场和养殖条件不同的养殖水池,在节能、能省投资的基础上,一定程度的推进水产品养殖业的快速、持续的发展。