《烤煙漂浮育苗 水體增溫設施技術要求》技術報告

烤煙漂浮育苗水體增溫設施技術要求技術報告一、水體增溫設施技術要求標準制定背景育苗是煙葉生產的關鍵技術之一，培育適齡壯苗是保障煙株大田營養(yǎng)生長和成熟采收的重要基礎。當前，我國煙草育苗技術存在一些亟需解決的問題：一是應對育苗前期低溫寡照氣候條件下的技術瓶頸尚未得到有效解決，造成大部分煙區(qū)大棚培育的煙苗達不到壯苗標準，煙苗移栽大田后還苗期長，整齊度和抗性不高，對保障各基地單元原料均質供應造成較大影響；二是設施育苗技術含量仍然偏低，新型育苗設備研發(fā)應用、基質替代等技術障礙尚未取得根本性突破。為了進一步提高烤煙壯苗培育技術水平和工廠化育苗大棚的利用率，利用烤煙集約化育苗水體增溫系統(tǒng)提高育苗池的水溫，加速種子發(fā)芽，促進根系和莖的生長，提高煙苗的質量、數(shù)量和抗逆性，實現(xiàn)培育高莖壯苗、縮短還苗期、適當延長大田成熟期的目標，同時，提高育苗烘烤工場設施的利用效率。通過對湘南實地調查和30年氣象資料分析，1月至3月中旬晚上的氣溫都在10℃以下，1月上旬到2月中旬，上午和晚上氣溫及水溫均在10℃以下，對大棚內煙草種子萌發(fā)和煙苗生長有較大影響，特別是1月初到2月初這段時間的低溫，直接影響煙草種子的萌發(fā)和出苗率。目前，烤煙漂浮育苗水體增溫技術已在湖南、貴州等地推廣應用，通過水體增溫，育苗池平均水溫達到20℃以上，能提供煙苗生長的適宜溫度，促進了烤煙種子出苗和煙苗的生長發(fā)育，育苗期縮短12天左右，有利于提高煙苗素質，壯苗率大幅度提高，莖桿較為粗壯，煙苗的根系較為發(fā)達，干物質積累較多；有利于大田期早生快發(fā)，株高、莖圍、有效葉數(shù)及葉片的長、寬度均有不同程度的增加，有利于提高煙葉的產質量。而目前沒有對烤煙漂浮育苗增溫技術具有指導性的技術規(guī)范或標準，為規(guī)范烤煙漂浮育苗增溫設施的建設、基本結構、性能指標、以及安裝、使用和維護等，制定烤煙集約化育苗水體增溫系統(tǒng)技術標準非常必要。近年來，對烤煙漂浮育苗不同增溫措施的研究較多，以期改善烤煙幼苗生長環(huán)境，縮短煙苗的生育期，提高煙苗質量。任春燕、吳永琴、周建云等人為解決貴陽在每年1-4月長期陰雨連綿，低溫時間長，烤煙培育壯苗難度大的問題，開展了“不同增溫方式對烤煙成苗素質的影響”的研究，通過對苗床底部增溫、苗池水體增溫、棚內空氣增溫等幾種方式的對比試驗，結果表明：不同增溫方式均可加快出苗時間，以苗池水體增溫效果最好，比對照提前5天。孫洪魁、孔德輝、張雪等人以中煙100的包衣種子為試驗材料，在洛陽市洛寧縣王村煙葉集約化育苗工場，研究了不同增溫措施(苗床底部增溫、苗床池水增溫、小拱棚增溫)對烤煙苗床溫度的影響，結果表明：不同增溫措施均縮短了煙苗的生育歷期，以采用苗床池水增溫措施的效果最好。沈建平、曾強、李小龍等人為了進一步提高煙苗的素質，培育出適合閩北地區(qū)煙葉生產的適莖壯苗，研究了采用不同水體溫度對煙苗生長的影響試驗，結果表明，在5種處理中，提高各處理的溫度均能提高煙苗的生長速度和煙苗質量，在綜合考慮試驗成本的情況下，育苗池水體溫度在18℃以上時，煙苗生長較好，成本較低，值得進一步試驗推廣。張明金、顧勇、夏春等人為了探索烤煙漂浮育苗的最佳增溫方式，避免低溫寡照等不利自然環(huán)境對培育壯苗的影響，以云97為材料，采用9種不同的增溫技術，在四川省瀘州市敘永縣麻城育苗中心進行研究其對烤煙的出苗、生育期、農藝性狀、生產成本等的影響，結果表明：與常規(guī)漂浮育苗技術相比，水體加熱增溫技術、火管加熱苗棚空氣增溫技術的煙苗各項指標都比其他加熱措施強。彭金良、陳啟新、劉健等人針對衡陽地區(qū)冬季容易出現(xiàn)低溫寡照天氣，對煙苗的生長造成非常不利的影響，研究通過外源增溫來克服低溫對煙苗的不利影響，結果表明：加溫后，可以顯著提高育苗池的水體溫度和盤面溫度，煙苗在育苗池中不存在凍苗危險；在相同的播種期下，增溫可以相應縮短煙苗的生育期，為煙苗的煉苗和順利移栽打下基礎；另外，增溫可以有效提高煙苗的成苗率、苗高、莖粗、最大葉寬等農藝性狀指標，莖葉鮮干重和根系干重都相應地得到提高，煙苗整體素質得到顯著提升，并且以苗池水增溫到18℃效果最顯著。單雪華、曾超塵、向鵬華等人開展了“水體加溫條件下漂浮育苗溫室濕度特性及能耗分析”的研究，以漂浮育苗溫室為對象，分析了濕度飽和狀態(tài)時的水汽平衡形式，以凝結和蒸發(fā)的平衡為基礎，通過蒸發(fā)散熱和熱量傳導散熱的計算，對漂浮池的耗能量進行了初步分析。將溫室大棚的溫度、濕度的變化與能耗相結合，建立了相應的數(shù)學模型，為大棚溫濕度調節(jié)與節(jié)能設計提供了依據(jù)，取外界溫度為8℃，大棚內溫度為10℃，對漂浮池水體加熱后，大棚的溫度為20℃，大棚底部都為水泥砂漿層，近似認為蒸發(fā)的水體都是漂浮池中的水體，水體的導熱散失量為：式中，δ1為泡沫板保溫層，厚度為30mm；λ1為保溫層導熱系數(shù)，泡沫板的導熱系數(shù)為0.045W/（m·K）；δ2為水池底部水泥砂漿層，厚度為40mm；λ2為水泥砂漿導熱系數(shù)，水泥砂漿的導熱系數(shù)為0.93W/（m·K）。周木子、彭細橋、楊虹琦等人開展了“湘南煙區(qū)不同增溫方式培育烤煙壯苗研究”項目，為克服湘南煙區(qū)冬季漂浮育苗受低溫寡照影響導致煙苗生長發(fā)育不良的障礙，培育抗逆性強的高莖壯苗，研究了采用加蓋小棚并加熱棚內空氣、提高育苗池水溫、加蓋小棚3種增溫方式對烤煙漂浮苗農藝性狀及主要生理指標的影響，結果表明，加熱棚內空氣、提高水溫比對照和加蓋小棚處理可縮短育苗期10-20d；加熱棚內空氣和提高水溫處理的漂浮苗葉寬、莖圍、地上部鮮重和根系鮮重均明顯大于對照和加蓋小棚處理，但莖高小于加蓋小棚處理和對照；加熱棚內空氣和提高水溫可明顯提高漂浮苗的根系活力；增溫方式處理的漂浮苗游離脯氨酸含量均極顯著低于對照；提高水溫處理的漂浮苗葉片葉綠素含量極顯著高于對照和加蓋小棚處理，加熱棚內空氣和提高水溫均能有效促進煙苗的生長，提高烤煙壯苗率。方松、劉加紅、劉新民等人對煙草漂浮育苗防御倒春寒自動增溫措施利用空氣能熱泵熱水器加熱循環(huán)水散熱的方式，提高煙草漂浮育苗營養(yǎng)液溫度，并對出苗率、煙苗生育期及成苗素質進行測定，結果表明:該措施能明顯提高漂浮育苗營養(yǎng)液溫度，進而提高基質溫度和棚內溫度，大幅縮短育苗時間，明顯提高出苗率和煙苗素質;增溫處理能提高煙苗出苗率，且出苗時間集中在播后7～14d，煙苗長勢一致，便于集中管理。各生育期時間和成苗時間明顯縮短；增溫處理能明顯提高煙苗素質，縮短成苗時間，保證了移栽的成活率。二、水體增溫設施技術要求標準制定的意義通過本項目的實施，進一步完善烤煙集約化育苗水體增溫系統(tǒng)的主要設備、基本結構與技術參數(shù)（包括熱水機組、循環(huán)系統(tǒng)和溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)），規(guī)范烤煙集約化育苗水體增溫系統(tǒng)的安裝、使用與維護；從供熱的熱水機組、循環(huán)系統(tǒng)的管網(wǎng)和換熱器、溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和智能管理進行優(yōu)化，全面提升烤煙大棚集約化漂浮育苗的優(yōu)勢水平，提供煙苗生長的適宜溫度，提高漂浮育苗的壯苗率、縮短育苗期，為煙葉可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供支撐。三、具體研究技術內容及主要結論（一）烤煙漂浮育苗不同增溫方式試驗1供試材料1.1供試品種：云煙87。1.2供試設備：供試溫室大棚兩座，規(guī)格為42×40m，集約化育苗水體增溫系統(tǒng)一套。試驗方法2.1試驗設計T1—苗池水體增溫育苗，采用常壓熱水鍋爐供熱，通過循環(huán)系統(tǒng)進水管把熱水輸送到苗池換熱管，加熱苗池中的營養(yǎng)液；T2—大棚內空氣加熱育苗，采用熱風鍋爐供熱，通過管道向大棚內送熱風，加熱棚內空氣溫度；對照—常規(guī)漂浮育苗。2.2栽培技術處理及對照苗期管理按照《烤煙漂浮育苗技術規(guī)程》進行；處理和對照分區(qū)移栽，大田管理按照《特色優(yōu)質煙葉栽培技術方案》進行。3測定項目及方法3.1觀察測定內容測量大棚內外空氣溫度及池水溫度、煙苗的出葉速度、成苗的莖高、莖粗、運行成本及大田的生育期、農藝性狀和經濟性狀。3.2測定方法采用電子溫度計測量溫度，采用游標卡尺測定莖高、莖粗。經濟性狀通過對使用不同處理煙苗的農戶收購情況統(tǒng)計得出。4結果與分析4.1不同處理池水和棚內空氣溫度狀況圖1不同處理大棚內空氣溫度圖2不同處理育苗池的池水溫度棚內空氣溫度情況，從圖1可以看出，T2的棚內空氣溫度較高，平均為22.1℃，且變化幅度較小，較棚外氣溫高11.9℃，較對照高6.2℃，其次是T1，棚內空氣溫度平均為18.6℃，較棚外氣溫高8.4℃，較對照高2.7℃，CK的棚內空氣溫度平均為15.9℃，較棚外氣溫高5.7℃；育苗池水溫情況，從圖2可以看出，T1的育苗池水溫較高，平均為22.3℃，較對照高11.2℃，T2的育苗池水溫平均為13.2℃，較對照高2.1℃，且T1的育苗池水溫變化幅度較少。4.2煙苗生育時期表1不同處理的煙苗生育時期處理播種期（月.日）出苗期（月.日）十字期（月.日）大十字期（月.日）移栽期（月.日）苗期（天）T112.231.61.212.53.874T212.231.81.242.103.1581CK12.231.101.262.133.1985從表1可以看出，通過育苗池水體增溫有利于煙苗的生長，T1的出苗較對照提前4天，較T2提前2天，移栽期較對照提前11天，較T2提前7天，T1的苗期為74天，較對照縮短11天，較T2縮短7天。因此，采用育苗池水體增溫技術有利于促進種子萌發(fā)和煙苗生長，縮短苗期。4.3煙苗素質分析表2不同處理的煙苗素質處理莖高（mm）莖圍（mm）壯苗率（%）T181.013.982T253.811.340CK52.59.920從表2可知，采用育苗池水體增溫T1的煙苗莖高為81mm，莖圍為13.9mm，莖高較對照增加28.5mm，莖圍增加4.0mm；T2處理的莖高為53.8mm，莖圍為11.3mm，莖高較對照增加1.3mm，莖圍增加1.4mm；通過隨機取樣調查，T1的壯苗率為82%，較對照提高62個百分點，T2的壯苗率為40%，較對照提高20個百分點。因此，采用育苗池水體增溫技術有利于煙苗生長，煙苗的生長勢較強，整齊度較高，壯苗率相應提高，莖圍、莖高增大，煙苗略顯粗壯。水體增溫水體增溫空氣增溫4.4運行成本分析表3各處理的運行成本調查表處理增溫總時間（h）耗煤量（kg）煤耗成本（元）耗電量（kW.h）電耗成本（元）用工量（個）用工成本（元）平均每畝煙苗運行成本（元/畝）T18801346412117.649283351.0430240017.87T28801460813147.242242872.3230240018.42CK00000000注：煤價為900元/t，電價為0.68元/kW.h，工價為80元/個。從表3可以看出，采用增溫進行育苗，育苗成本均有增加，T1平均耗煤量為15.3Kg/h，平均耗電量為5.6KW.h/h，畝均增加能耗成本為15.47元；T2平均耗煤量為16.6Kg/h，平均耗電量為4.8KW.h/h，畝均增加能耗成本為16.02元。因此，采用育苗池水體增溫較大棚內空氣增溫有利于節(jié)能，可能與空氣加溫的方式散熱更快，熱量利用率較低有關。4.5經濟性狀表4煙葉的經濟性狀處理上等煙比例（%）中等煙比例（%）下低等煙比例（%）畝產量（Kg/畝）畝產值（元/畝）均價（元/Kg）T156.740.13.2146.53398.8023.20T254.341.93.8135.43083.0622.77CK51.245.23.6131.22959.8622.56注：數(shù)據(jù)通過調查使用不同處理煙苗的煙農各3戶收購情況統(tǒng)計所得。從表4可以看出，采用水體增溫的T1較對照上等煙比例增加了5.5個百分點，畝產量增加了15.3Kg/畝，提高了11.66個百分點，均價增加了0.64元/Kg，提高了2.84個百分點，畝產值增加了438.93元/畝，提高了14.83個百分點；采用空氣增溫的T2較對照上等煙比例增加了3.1個百分點，畝產量增加了4.2Kg/畝，提高了3.2個百分點，均價增加了0.21元/Kg，提高了0.93個百分點，畝產值增加了123.19元/畝，提高了4.16個百分點。因此，使用水體增溫技術培育的煙苗，有利于提高煙葉的產質量。5、小結與討論5.1烤煙漂浮育苗采用育苗池水體增溫及大棚內空氣增溫等技術，有利于提高煙苗素質，縮短育苗期，水體增溫的效果表現(xiàn)更好。5.2有待于進一步完善增溫設施技術，使其操作更容易，降低運行成本。（二）烤煙漂浮育苗水體增溫設施優(yōu)化1．1000-1200m2苗池常壓熱水鍋爐熱功率計算1.1營養(yǎng)池耗熱量計算1.1.1初次加熱量單個營養(yǎng)池中水的加熱量Q1=m*Cp*Δt=21*2.1*0.1*1000*4.2*（20-8）=2.963*105kJ1.1.2加熱過程中單個營養(yǎng)池池面蒸發(fā)熱損失加熱過程中水溫從8℃變化到20℃，大棚內空氣一般從5℃變化到10℃。營養(yǎng)池水溫定性為15℃，環(huán)境溫度定性為8℃，相對濕度為85%，則單個營養(yǎng)池通過設計過程達到設計溫度需熱量如下表所示。1計算依據(jù)池水表面面積：As44.1m2壓力換算系數(shù)：β133.32Pa池容量：v4410L熱量換熱系數(shù)：α4.1868kJ/kal池水設計溫度：Td15℃與池水等溫飽和空氣水蒸氣分壓力：Pb12.75mmHg水密度：ρ1kg/L環(huán)境水蒸氣分壓力：Pq1.07*0.85*7.5=6.82mmHg汽化潛熱：γ2435kJ/kg標準大氣壓：B101325Pa新鮮水補充量：Vf0L/d當?shù)卮髿鈮海築'101760Pa新鮮水溫度：Tf0℃池面風速：νW0.1m/s加熱時間：th0h2池水加熱所需加熱量池面蒸發(fā)損失的熱量Qs=α·γ（0.0174vf＋0.0229）(Pb－Pq)A(B'/B)=4.1868*2435*(0.0174*0.1+0.0229)*(12.75-6.82)*44.1=65692kJ/h②池底、池壁、管道、設備等熱傳導造成的熱損失按表面蒸發(fā)熱損失的10%計算。Qy=Qs*0.1=6569.2kJ/h③補充新鮮水加熱所需要的熱量Qf=α*Vf*ρ*(Td-Tf)/th=0kJ/h3總耗熱量Q總=Qs+Qy+Qf=7226kJ/h=2kW故：蒸發(fā)熱損失和導熱損失為Qz=2kW。（3）單個營養(yǎng)池輻射熱損失采用以下簡化公式計算：QUOTE=0.086*0.95*5.36*(2.884-2.814)=2.824MJ/(m2·d)Qr=1000*qr*A/24/3600=1.44kW其中：—單位輻射熱損失，MJ/(m2·d)；—水的長波發(fā)射率=0.95；—輻射傳熱系數(shù)，單位瓦每平方米每開爾文，W/(m2·K)；—水溫，單位為開氏度；—天空溫度，單位開氏度。（以零度為標準）式中：輻射熱傳輸系數(shù)可由下式計算：=2.268*10-7*[(301+273)/2]3=5.36其中，—墻壁溫度，單位為開氏度。考慮初次加熱時間為10h，則營養(yǎng)池水的加熱負荷為Q總=Q水/10/3600+Qs=24*296350/10/3600+3.44*24=280kW。由于溫室效應以及湖南地區(qū)屬于低緯度地區(qū)，大棚內的環(huán)境溫度基本可保持在10℃左右，由于營養(yǎng)池輻射屬于長波輻射，塑料薄膜對長波輻射具有很強的阻擋作用，反過來對大棚內的土壤和空氣加熱，故不考慮大棚內采暖問題。營養(yǎng)池的散熱損失主要由以上兩個部分組成，即蒸發(fā)熱損失和輻射熱損失，根據(jù)上面計算的結果，在設定的極端氣候條件下，單個營養(yǎng)池熱損失為3.44kW，故24個營養(yǎng)池總熱損失為82.56kW。通過對加熱量、加熱時間以及熱量損失綜合考慮，24個營養(yǎng)池供熱的鍋爐至少應選用總負荷為350kW的鍋爐（鍋爐選型過程中留有裕量）。1.2循環(huán)系統(tǒng)主管網(wǎng)選型1.2.1單個盤管流量及進出口溫度設定單個營養(yǎng)池加熱負荷為11.67kW，設每個營養(yǎng)池中有4個盤管（材料為PE-RT，管外徑16mm，內徑12mm，導熱系數(shù)是0.4W/(m·k)，單根管長42m，總長為168m），則單個盤管的加熱負荷為2917.5W。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，進行試算，設定進出口溫度相差8℃，管內流量G=0.0904kg/s，管內流速為V=0.8m/s。熱水與營養(yǎng)池水換熱計算熱阻R=等式三項依次表示內表面換熱熱阻R1、外表面換熱熱阻R3、管壁換熱熱阻R2。水的導熱系數(shù)λ=0.633W/(m*k)，熱擴散率α=5.51*10-4m2/h，運動粘度ν=0.602*10-6m2/s，故普朗特數(shù)Pr=ν/α=3.93。Re=(0.8*0.012)/(0.602*10-6)=15947＞5000，屬于圓管內紊流過渡區(qū)。則Nu=0.023*Re0.8Pr0.4=0.023*15947^0.8*3.93^0.4=91.54h1=Nu*λ/d=4436.7*0.633/0.012=4829W/(m2·k)，R1=0.00013，影響很小管外表面對流換熱熱阻R2計算查表：營養(yǎng)水導熱系數(shù)λf=0.635W/(m*k)，動力粘度νf=0.659*10-6m2/s，普朗特數(shù)Prf=4.31。管外為自然對流GrPr=gβ△td’/f2*Prf=9.81*(1/(273.15+32.82))*9.64*0.016/0.659*10-6*4.31=32342.9﹤109,屬于圓管外自然對流層流現(xiàn)象。故Nu=0.53*Pr0.25Gr0.25=0.53*1.44*9.31=7.11h2=Nu*λf/d’=7.11*0.635/0.016=282.18W/(m2·k)R2=0.00168管壁換熱熱阻R3=0.00273總熱阻R=R1+R2+R3=0.00454，由于盤管使用過程中會結垢，導致?lián)Q熱熱阻增大，同時盤管外壁由于細菌、藻膜的滋生，故實際運行一段時間后熱阻會有所增加。同時盤管是直接貼地鋪設的，其是在受限的空間內進行換熱。為保證換熱效率故將換熱熱阻添加一定的裕量。則總熱阻=0.00454×1.4=0.0064,則換熱的平均溫差滿足q=?tR，求得換熱平均溫差平均換熱溫差(℃)19進出口溫差（℃）8熱水進口溫度(℃)38流量kg/s0.0904熱水出口溫度(℃)30綜上所述，結論如下：（1）盤管材料為PE-RT，管外徑16mm，內徑12mm，單個營養(yǎng)池選擇4個盤管，單根長42m；（2）盤管進口溫度為38℃，出口溫度為30℃，進出口溫度相差8℃；（3）盤管流量為325.44kg/h，管內流速為0.8m/s，比摩阻為550Pa/m，則單根盤管阻力損失為2.31mH2O。1.2.2主管網(wǎng)的大小為了更好地平衡盤管內的流量，管道的選取將按照設計手冊設計。（1）根據(jù)現(xiàn)有的設計圖紙，每個營養(yǎng)池包括4個盤管回路熱水泵的揚程計算結果如下(按28℃熱水管道進行計算)：管段流量（kg/h）長度（m）比摩阻（Pa/m）阻力損失（Pa）盤管DN15325.444255023100供回水管DN90312426039023400板式換熱器31242（經驗估計）50000合計mH2O9.65所設計外循環(huán)管網(wǎng)水頭損失9.65mH2O，為保證設計可靠性，添加1.1的裕量，則所設計管網(wǎng)水泵揚程應為9.65×1.1=10.62mH2O，揚程10.62m，流量31.242m3/h時，該條件下泵理論所需輸出的功率為（10.62m×31.242m3/h×1000kg/t×9.8m/s2）÷3600=904W，假設泵的效率為60%，則需要的泵的功率應為1.507kW。為保證系統(tǒng)正常運行和泵的使用壽命選擇2.2kW的泵較為合適，同時泵的功率可通過調頻調速來適當降低以滿足系統(tǒng)運行需要。（3）內循環(huán)水泵依據(jù)以上結果，板式換熱器需要輸出0.3MW的熱量以滿足外循循環(huán)管網(wǎng)的熱負荷需求，為保證系統(tǒng)正常運行以及系統(tǒng)組件壽命假設熱側進出口溫差為16℃，進出口溫度為56/40℃。則熱側流量=換熱負荷/水的比熱/進出口溫度差=0.3*106/4200/16=4.46kg/s=16.07m3/h。假設板式換熱器壓力損失為60kPa，由于鍋爐標配給水泵進而內循環(huán)管網(wǎng)阻力損失不記鍋爐部分，假設由鍋爐至板式換熱器管程十米，則管道壓力損失為7.8kPa。故經初略計算鍋爐側總壓力損失為67.8kPa，則水泵的揚程應為6.78mH2O,流量為16.07m3/h，該條件下泵理論所需功率為（6.78m×16.07m3/h×1000kg/t×9.8m/s2）÷3600=296W，假設泵的效率為60%，則需要的泵的功率應為500W。為保證系統(tǒng)正常運行和泵的使用壽命選擇1.1kW的泵較為合適，同時泵的功率可通過調頻調速來適當降低以滿足系統(tǒng)運行需要。1.3板式換熱器計算營養(yǎng)池加熱水稱為外循環(huán)水，鍋爐水稱為內循環(huán)水，他們之間通過板式換熱器進行換熱，根據(jù)上述計算結果板式換熱器參數(shù)如下：板式換熱器（W）300000外循環(huán)出口水溫(℃)38外循環(huán)流量(kg/s)8.6784外循環(huán)進口水溫(℃)30體積流量(m3/h)31.242內循環(huán)出口水溫(℃)40內循環(huán)流量(kg/s)4.46內循環(huán)進口水溫(℃)56體積流量(m3/h)16.072、2000-2400m2苗池升溫系統(tǒng)設計熱負荷：根據(jù)1中1000-1200m2其單個營養(yǎng)池熱負荷相同，故48個營養(yǎng)池供熱的鍋爐至少應選用總負荷為700kW鍋爐。板式換熱器熱負荷經驗估計為600kW。盤管設計：平均換熱溫差(℃)19進出口溫差（℃）8熱水進口溫度(℃)38流量kg/s0.0904熱水出口溫度(℃)30（1）盤管材料為PE-RT，管外徑16mm，內徑12mm，單個營養(yǎng)池選擇4個盤管，單根長42m；（2）盤管進口溫度為38℃，出口溫度為30℃，進出口溫度相差8℃；（3）盤管流量為325.44kg/h，管內流速為0.8m/s，比摩阻為550Pa/m，則單根盤管阻力損失為2.31mH2O。外循環(huán)管網(wǎng)：（1）根據(jù)現(xiàn)有的設計圖紙，每個營養(yǎng)池包括4個盤管回路熱水泵的揚程計算結果如下(按28℃熱水管道進行計算)：管段流量（kg/h）長度（m）比摩阻（Pa/m）阻力損失（Pa）盤管DN15325.444255023100供回水管DN906248412039046800板式換熱器62484（經驗估計）50000合計mH2O12所設計外循環(huán)管網(wǎng)水頭損失12mH2O，為保證設計可靠性，添加1.1的裕量，則所設計管網(wǎng)水泵揚程應為12×1.1=13.2mH2O，則在揚程13.2mH2O，流量62.484m3/h的條件下水泵理論所需輸出的功率應為（13.2m×62.484m3/h×1000kg/t×9.8m/s2）÷3600=2.24kW，假設泵的效率為60%，則需要的泵的功率應為3.74kW。為保證系統(tǒng)正常運行和泵的使用壽命選擇4kW的泵較為合適，同時泵的功率可通過調頻調速來適當降低以滿足系統(tǒng)運行需要。內循環(huán)管網(wǎng)：依據(jù)以上結果，板式換熱器需要輸出0.6MW的熱量以滿足外循循環(huán)管網(wǎng)的熱負荷需求，為保證系統(tǒng)正常運行以及系統(tǒng)組件壽命假設熱側進出口溫差為16℃，進出口溫度為56/40℃。則熱側流量=換熱負荷/水的比熱/進出口溫度差=0.6*106/4200/16=8.92kg/s=32.2m3/h。假設板式換熱器壓力損失為60kPa，由于鍋爐標配給水泵進而內循環(huán)管網(wǎng)阻力損失不記鍋爐部分，假設由鍋爐至板式換熱器管程十米，則管道壓力損失為7.8kPa。故經初略計算鍋爐側總壓力損失為67.8kPa，則水泵的揚程應為6.78mH2O,流量為32.2m3/h，該條件下泵理論所需輸出功率為（6.78m×32.2m3/h×1000kg/t×9.8m/s2）÷3600=592W，假設泵的效率為60%，則需要的泵的功率應為1kW。為保證系統(tǒng)正常運行和泵的使用壽命選擇1.5kW的泵較為合適，同時泵的功率可通過調頻調速來適當降低以滿足系統(tǒng)運行需要。板式換熱器計算：營養(yǎng)池加熱水稱為外循環(huán)水，鍋爐水稱為內循環(huán)水，他們之間通過板式換熱器進行換熱，根據(jù)上述計算結果板式換熱器參數(shù)如下：板式換熱器（W）600000外循環(huán)出口水溫(℃)38外循環(huán)流量(kg/s)17.3568外循環(huán)進口水溫(℃)30體積流量(m3/h)62.484內循環(huán)出口水溫(℃)40內循環(huán)流量(kg/s)8.92內循環(huán)進口水溫(℃)56體積流量(m3/h)32.2（三）集約化育苗水體增溫系統(tǒng)試驗驗證1供試材料供試品種：云煙87。1.2供試設備：供試溫室大棚兩座，規(guī)格為42×40m，集約化育苗水體增溫系統(tǒng)一套。2試驗方法2.1試驗設計處理—水體增溫育苗，將42×40m溫室大棚安裝一套集約化育苗水體增溫系統(tǒng)（采用常壓熱水鍋爐供熱，通過循環(huán)系統(tǒng)進水管把熱水輸送到苗池換熱管，加熱苗池中的營養(yǎng)液）進行烤煙漂浮育苗。對照—常規(guī)漂浮育苗。2.2栽培技術處理及對照苗期管理按照《烤煙漂浮育苗技術規(guī)程》進行；處理和對照分區(qū)移栽，大田管理按照《特色優(yōu)質煙葉栽培技術方案》進行。3測定項目及方法3.1觀察測定內容測量大棚內外空氣溫度及池水溫度、煙苗的出葉速度、成苗的莖高、莖粗、地上部鮮干重和地下部鮮干重、運行成本及大田的生育期、農藝性狀和經濟性狀。3.2測定方法采用電子溫度計測量溫度，采用天平（分值為0.01g）測定鮮重，用烘干法測定干重，采用游標卡尺測定莖高、莖粗。4苗期的試驗結果與分析4.1不同處理大棚內溫度狀況從圖1、2可以看出，2012年12月18日到2013年1月31日之間，處理與對照育苗池在上午8:00的池水平均溫度分別為20.06℃、10.71℃，大棚空氣平均溫度分別為8.41℃、6.83℃，平均氣溫為4.91℃。通過水體增溫，育苗池平均水溫較對照提高了9.35℃，較氣溫提高了15.15℃，大棚內空氣溫度較對照提高了1.58℃，較氣溫提高了3.50℃，煙草種子萌發(fā)及煙苗生長最適宜的溫度是20-25℃，因此，通過水體增溫能提供煙苗生長的適宜溫度圖1不同處理育苗池的池水溫度圖2不同處理大棚空氣溫度4.2煙苗的出葉速度表1各處理煙苗的出葉速度調查表處理播種期(月-日)出苗期(月-日)第1葉出葉期(月-日)第2葉出葉期(月-日)第3葉出葉期(月-日)第4葉出葉期(月-日)第5葉出葉期(月-日)第6葉出葉期(月-日)第7葉出葉期(月-日)第8葉出葉期(月-日)移栽期(月-日)處理12-1712-271-41-111-171-262-22-112-202-283-1對照12-171-11-101-191-252-62-142-233-43-123-13從表1可以看出，處理的出苗及出葉的速均較對照快，出苗較對照提前了5天，到成苗移栽提前了12天，處理的苗期為75天較對照縮短12天，苗齡為65天，較對照縮短7天。因此，通過水體增溫有利于促進烤煙種子出苗和煙苗的生長發(fā)育，能確保煙苗在適宜的苗齡范圍內成苗。水體增溫育苗常規(guī)育苗4.3煙苗素質表2各處理的煙苗素質調查表處理莖高(cm)莖圍(cm)葉數(shù)（葉/株）生長勢整齊度出苗率（％）壯苗率（％）成苗期地上部分鮮重（g）成苗期地上部分干重（g）成苗期地下部分鮮重（g）成苗期地下部分干重（g）處理11.21.88強整齊95863.010.271.140.11對照5.81.17中整齊9102.280.190.710.057從表2可以看出，處理的莖高平均為11.2cm，較對照增高5.4cm，提高了93.1個百分點；處理的平均莖圍為1.8cm，較對照增大0.7cm，增大了63.6個百分點；處理的平均葉片數(shù)較對照增加了1片，且生長勢強，出苗率和壯苗率分別較對照提高了4個百分點和86個百分點；處理成苗期地上部分平均鮮重和干重分別為3.01g和0.27g，較對照分別增加了0.73g和0.08g，分別提高了32.01和42.11個百分點；處理成苗期地下部分平均鮮重和干重分別為1.14g和0.11g，較對照分別增加了0.43g和0.053g，分別提高了60.56和92.98個百分點；由此可見，通過水體增溫煙苗素質大為提高，基本達到烤煙壯苗的標準，煙苗的根系較為發(fā)達，莖稈較為粗壯，干物質積累較多。4.4苗期管理運行成本表3各處理的苗期運行成本調查表處理增溫總時間（h）耗煤量（kg）煤耗成本（元）耗電量（kW.h）電耗成本（元）用工量（個）用工成本（