第一章農(nóng)業(yè)物料的工程性質(zhì)1

教學(xué)內(nèi)容：1形狀和尺寸、密度及其應(yīng)用；

2農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性、熱特性；

3農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性、電特性、磁特性；

4農(nóng)業(yè)土壤的工程特性。

學(xué)習(xí)要求：1掌握基本概念。

2掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性；

3掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用；教學(xué)重點(diǎn)：1基本概念；

2農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用。第一章農(nóng)業(yè)物料的工程性質(zhì)11.1研究農(nóng)業(yè)物料工程性質(zhì)的重要意義

谷物、種子、蔬菜、水果、雞蛋、飼料以及纖維等農(nóng)業(yè)油料的基本物理參數(shù)。（2）指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）草莓梨蘋(píng)果小麥玉米蔬菜大麥飼料

農(nóng)業(yè)物料的形狀、尺寸、體積、密度、孔隙率、表面積和含水量等在許多設(shè)計(jì)和研究中有重要意義。21.1研究農(nóng)業(yè)物料工程性質(zhì)的重要意義在設(shè)計(jì)收獲、輸送、分級(jí)、清選、干燥、冷卻、貯藏、加工、檢測(cè)控制儀表等機(jī)械和設(shè)備時(shí)，必須了解物料這些最基本的工程參數(shù)。收獲分級(jí)輸送貯藏秸桿加工水果加工線蔬菜加工線31.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

在許多應(yīng)用中，如機(jī)械分選和分級(jí)、氣流輸送和分離以及產(chǎn)品的熱處理等都必須精確地確定物料的形狀和尺寸。物料的形狀和尺寸是不可分割的兩個(gè)參數(shù),要充分地描述一個(gè)物料的形狀，同時(shí)需要這兩個(gè)參數(shù)。41.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

農(nóng)業(yè)物料的形狀大多是不規(guī)則的。按其形態(tài)來(lái)說(shuō)，有塊體(如水果、塊根等)、粒體(如種子和谷粒等)、粉體(如面粉和飼料等)以及莖葉體等。由于栽培和飼養(yǎng)條件、氣象條件、含水量等不同，即使同一個(gè)品種或同一棵植株上的果實(shí)或谷粒，它們的形狀也是各不相同的。由于農(nóng)業(yè)物料形態(tài)差異很大，所以難以用統(tǒng)一的方法定義物體的形狀和尺寸。目前采用的方法大部分是根據(jù)研究者的實(shí)際需要而自行定義的。51.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

圓形扁圓長(zhǎng)橢圓圓錐形卵形歪斜形倒卵形橢圓形平頭形不對(duì)稱1.2.1.1圓形與球形

61.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.1圓形與球形

為了將物體的實(shí)際形狀與基準(zhǔn)形狀（如球體和圓等）進(jìn)行比較，引入圓度與球度概念。(1)圓度

圓度是表示物體角棱的銳度，表明物體在投影面內(nèi)的實(shí)際形狀和圓形之間的差異程度。用下式計(jì)算：R1R2R3R4R5R71.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.1圓形與球形

(2)球度

球度是表示物體實(shí)際形狀和球體之間的差異程度。假定物體的形狀為三維橢球，它們和三個(gè)座標(biāo)軸的截距分別為a、b和c，外接球的直徑是橢球的最大截距a，則根據(jù)上述定義球度s為：81.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.2尺寸的表示(1)粒徑

粒徑是用來(lái)表示粒狀或粉狀物料的形狀和尺寸的一種方法?？煞譃閱蝹€(gè)粒子的單一粒徑和表示許多不同尺寸組成的粒子群體的平均粒徑。

表單一粒徑表示法名稱計(jì)算式名稱計(jì)算式二軸算術(shù)平均值（a+b）/2幾何平均值圓等值徑(4f/π)1/2調(diào)和平均值定向徑dg體積平均值3abc(ab+bc+ac)-1注：f——投影面積。91.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.2尺寸的表示(1)粒徑：粒子群體的平均粒徑。

101.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.2尺寸的表示(2)粒徑計(jì)算方法：1)粗顆粒按質(zhì)量與粒子數(shù)根據(jù)球體積公式計(jì)算平均勻粒徑；2)細(xì)粉平均粒徑：篩分法。a.確定測(cè)定全部粒子的粒徑分布。將一定量粉料用篩孔尺寸d1、d2、……dm+1個(gè)篩子的m+1個(gè)篩子進(jìn)行分級(jí)；b.d1至d2的粒子其平均直徑為D1=（d1d2

）1/2，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為x1;d2至d3的粒子其平均直徑為D2=（d1d2

）1/2

，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為x2;

……

dm至dm+1的粒子其平均直徑為Dm=（dmdm+1

）1/2

，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為xm;c.調(diào)和平均徑為

ds={∑(xi/di)}-1d.算術(shù)平均徑為

ds=∑(xidi)111.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.1尺寸和形狀

1.2.1.2尺寸的表示(3)粒度分布

粒度累積分布曲線

d50粒徑累積分布量(%)粒度累積分布曲線粒度頻率分布曲線

d50粒徑分布量(%)121.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.2密度

農(nóng)業(yè)物料的體積、密度和比重在許多場(chǎng)合是必不可少的原始數(shù)據(jù)。干草的干燥和貯存、青貯倉(cāng)和貯存?zhèn)}的設(shè)計(jì)、青貯料的機(jī)械壓縮、顆粒飼料和草餅的穩(wěn)定性、分離和分組、氣流和水力輸送、種子純度測(cè)定和成熟度評(píng)定等都需要密度和比重的數(shù)據(jù)。物體每單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱密度。物體的質(zhì)量與同體積的l大氣壓、4℃的純水的質(zhì)量之比稱比重。131.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.2密度

1.2.2.1真實(shí)密度

真密度又稱固體密度，是把試料仔細(xì)粉碎除去物料內(nèi)部空洞所占體積求得的密度。農(nóng)業(yè)物料的密度及測(cè)量：浮力法、比重瓶法，比重梯度法、氣比法和定容積壓縮法

液浸法—懸浮法氣體置換法——壓力比較法141.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.2密度

1.2.2.2容積密度與孔隙率

容積密度是把試料裝入已知體積的容器內(nèi)，測(cè)量裝入容器內(nèi)的物料質(zhì)量，根據(jù)容器體積和物料質(zhì)量求得的密度。松散物料孔隙所占體積和整個(gè)物料所占體積之比為孔隙率。固體農(nóng)業(yè)物料組成物的密度組成成分密度(kg/m3)組成成分密度(kg/m3)葡萄糖1560脂肪900～950蔗糖1590鹽2160淀粉1500檸檬酸1540纖維素1270～1610水1000蛋白質(zhì)1400151.2農(nóng)業(yè)物料的形態(tài)特征1.2.3農(nóng)業(yè)物料形態(tài)特性在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用1.2.3.1品質(zhì)評(píng)定良好的谷粒和種于都是顆粒健壯飽滿、容積密度大的。1.2.3.2確定物料清選和分級(jí)工藝

(1)根據(jù)密度分級(jí)、清選

(2)根據(jù)形狀分級(jí)、清選

1617181.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.1應(yīng)力、應(yīng)變與破壞農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性主要包括應(yīng)力、應(yīng)變與破壞特性、流體動(dòng)力學(xué)特性、流變特性、摩擦特性等。農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性是運(yùn)輸、選擇、攪拌、計(jì)量等工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械配備的設(shè)計(jì)依據(jù)，是應(yīng)優(yōu)先考慮的問(wèn)題之一。破壞的弊端：谷物破損易招蟲(chóng)和吸濕霉變，種子破損后發(fā)芽率降低，蔬菜和水果碰撞受傷后很快褐變霉?fàn)€，等等。破壞的應(yīng)用：比如小麥制粉、飼料粉碎、青貯鍘斷、薯類打漿等，都希望易于破碎或部分易于粉碎，以便提高生產(chǎn)率和減少能耗。所以必須了解物料破壞原因及受力與變形、破壞的關(guān)系。191.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.1應(yīng)力、應(yīng)變與破壞1.破壞原因：機(jī)械力；其它應(yīng)力；物料自身的生化作用。2.破壞形式：切割、拉伸、壓縮、撞擊、扭轉(zhuǎn)等。3.農(nóng)業(yè)工程中應(yīng)根據(jù)物料的特性，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施或利用其特性進(jìn)行加工。201.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性

在農(nóng)業(yè)工程中以空氣或水作為載運(yùn)體，利用流體動(dòng)力學(xué)原理對(duì)農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行加工、輸送和分離是比較常用的方法。這時(shí)，固體物料存在于流體之中，并受到來(lái)自流體的力的作用。因此，了解農(nóng)業(yè)物料流體動(dòng)力學(xué)特性是十分必要的。1.阻力與升力V——流體流速；FL——升力；FD——阻力。211.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性1.阻力與升力流體對(duì)物體的阻力是由摩擦阻力和形面阻力組成。

摩擦阻力為作用在物體表面上的切向力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的總和。

形面阻力或壓差阻力是由于流體的附面層在物體后部產(chǎn)生分裂而形成渦流，使后部的壓力降低所致，其數(shù)值為作用在物體表面上所有壓力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的總和。在層流或低速流動(dòng)中，流體的密度變化不大，粘性作用支配著流體的流動(dòng)，形面阻力可以忽略不計(jì)。在紊流或高速流動(dòng)中，流體受壓縮而不受粘性作用支配，摩擦阻力可忽略不計(jì)，形面阻力占主導(dǎo)地位。221.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性1.阻力與升力流體的阻力可按下式計(jì)算：式中：FD——阻力；

A——物體投向相對(duì)速度垂面上的面積；

ρf——流體的密度；

C一阻力系數(shù)，與物體的形狀、表面狀態(tài)和雷諾數(shù)有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)確定。

231.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性1.阻力與升力圓球和圓盤(pán)的阻力系數(shù)241.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性1.阻力與升力表面光滑的圓柱周圍的靜壓系數(shù)分布正壓負(fù)壓0°100°180°

(a)251.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度沉降速度：物料從靜止的流體中自由下落，最終達(dá)到勻速向下運(yùn)動(dòng)，把這一速度稱為該物料的沉降速度。懸浮速度：如果流體以物料沉降速度向上運(yùn)動(dòng)，則物料顆粒將會(huì)在某一水平上呈懸浮狀態(tài)，把此流體速度稱作物料的懸浮速度。懸浮速度和沉降速度其意義不同而數(shù)值相同，把沉降速度和懸浮速度統(tǒng)稱為臨界速度。261.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度物料在靜止流體中自由下落達(dá)到臨界速度時(shí)，物料受到的流體阻力、重力和流體浮力將達(dá)到平衡，即Fg=Fb+Fr式中：Fg——重力，F(xiàn)g=mg；

Fb——浮力；Fb=m/ρsρfg，ρs——物料密度，ρf——流體密度；

Fr——流體對(duì)物體的阻力，F(xiàn)r=0.5CAρfv2則有物料的臨界速度：FgFbFr271.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度(1)球形物料的臨界速度

質(zhì)量：投影面積：

臨界速度：281.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.1流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度(2)不規(guī)則物料的臨界速度

物料形狀對(duì)臨界速度影響很大。C不規(guī)則>C球→當(dāng)物料達(dá)到臨界速度時(shí)，由于不規(guī)則形狀物料和當(dāng)量球體所受重力和浮力相等，所以二者所受阻力也相等，即291.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度(2)不規(guī)則物料的臨界速度

式中：vts——不規(guī)則物料的臨界速度；vts——當(dāng)量球體的臨界速度；

φ——形狀修正系數(shù)或球形折合系數(shù)，谷粒的形狀修正系數(shù)谷粒種類水稻小麥高梁玉米大豆形狀修正系數(shù)3.022.472.172.111.33301.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.物料在流體中的臨界速度(2)不規(guī)則物料的臨界速度

部分農(nóng)業(yè)物料的臨界速度物料臨界速度(m/s)物料臨界速度(m/s)物料臨界速度(m/s)小麥9-11玉米9.8-14蘋(píng)果38.5-41.3面粉2-3花生12.5-15砂糖8.7-12大麥8.4-10.8高梁9.8-11.8李子31.9稻谷8.1-10.1小米13.2大豆10菜籽8.2茶葉6.9馬鈴薯23.2-32.9311.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(1)物料清選分離氣流分級(jí)、分離機(jī)風(fēng)臂篩網(wǎng)風(fēng)機(jī)喂料單道氣流分選機(jī)321.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(1)物料清選分離1、階梯抖動(dòng)板2、風(fēng)扇3、篩子4、谷物螺旋推運(yùn)器5、雜余螺旋推運(yùn)器氣流篩子式構(gòu)造331.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(2)氣力輸送影響物料流動(dòng)狀態(tài)的因素主要是氣流速度和物料在氣流中的濃度。高速氣流物料懸浮流動(dòng)，管內(nèi)下部密度大(圖a)；氣流速度降低時(shí)，物料出現(xiàn)疏密不均狀態(tài)，在管底出現(xiàn)砂丘：比堆積層(圖b)；流速再降低時(shí)，砂丘堆積會(huì)阻塞管道，形成物料的間斷流動(dòng)(見(jiàn)c)；流速進(jìn)一步降低會(huì)使管底物料堵塞不動(dòng)，僅有一部分在管頂呈波狀前進(jìn)(圖d)。341.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(2)氣力輸送實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)有足夠的氣流速度及流量以保證管道不堵塞。氣流速度應(yīng)根據(jù)理論研究及實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合選取，通常可按下式確定式中φ——速度系數(shù)。部分農(nóng)業(yè)物料的常用氣流輸送速度物料輸送速度(m/s)物料輸送速度(m/s)物料輸送速度(m/s)小麥15-24玉米25-30碗豆17-27面粉10-18花生15砂糖25大麥15-25棉籽23鹽27-30稻谷16-25亞麻籽23大豆18-30大米16-20谷殼14-20蕎麥15-23351.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(2)氣力輸送361.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.2流體動(dòng)力學(xué)特性2.臨界速度應(yīng)用(3)水力輸送水力輸送主要用于飼料、畜禽糞便、水果和蔬菜等的輸送。按輸送方式可分為敞開(kāi)式溝槽和封閉式管道兩種。水力輸送的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)而且可減小物料的損傷，在輸送過(guò)程個(gè)又對(duì)物料進(jìn)行了清選。371.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性農(nóng)業(yè)物料的流變特性是研究物料在外力作用產(chǎn)生的變形和流動(dòng)，以及載荷作用的時(shí)效。用應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間三個(gè)參數(shù)來(lái)表示。研究應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間關(guān)系及物體的變形與流動(dòng)科學(xué)稱為流變學(xué)。農(nóng)業(yè)物料如種子、水果、蔬菜、飼料等固體生物物料彈性隨著育齡和生理狀態(tài)而變化，液體農(nóng)業(yè)物料大部分是非牛頓流體，所以研究較為復(fù)雜。研究農(nóng)業(yè)物料的流變特性有利于深入了解物料的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工中的質(zhì)量，為加工設(shè)備提供設(shè)計(jì)論據(jù)，等。381.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性1.理想物體的流變特性物體在外力作用下產(chǎn)生變形，其表現(xiàn)形式為變形和流動(dòng)，其中流動(dòng)又可分為粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，所以彈性、粘性和塑性是描述固體農(nóng)業(yè)物物料流變特性的三種基本性質(zhì)。理想彈性體——虎克體理想粘性體——牛頓流體理想塑性體——圣維南體

研究時(shí)常以上三個(gè)理想體的不同組成合建立實(shí)際物料的流變模型。39理想彈性本應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用虎克定律表示如下：

E=σ/εE——彈性模量σ——拉伸或壓縮應(yīng)力ε——拉伸或壓縮應(yīng)變當(dāng)理想彈性體受到剪應(yīng)力時(shí)，其剪切模量可由下式求出

G=τ/γG——剪切模量τ——剪切應(yīng)力γ——剪切應(yīng)變1.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性1.理想物體的流變特性（1）理想彈性體當(dāng)理想彈性體受到靜液壓力作用時(shí)，體積模量由下式求出

K=P/εVK——體積模量

P——靜液壓力εV——體積變化應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)力σ40

τ=η

式中：τ——剪切應(yīng)力

η——粘度——剪切應(yīng)變速率

1.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性1.理想物體的流變特性（2）理想粘性體

液體阻礙或抵抗自己流動(dòng)的性質(zhì)稱為粘性。流體在靜止、流動(dòng)狀態(tài)下都具有粘性，但只有在流體流動(dòng)時(shí)才能顯示.理想粘性體剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變成正比，即：剪切速度剪切應(yīng)力τ41

1.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性1.理想物體的流變特性（3）理想塑性體當(dāng)σ<σb

ε=0當(dāng)σ>

σb

ε→∞應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)力σ42

1.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性2.粘彈性實(shí)際物料性質(zhì)與理想物料的性質(zhì)有很大的差別。表現(xiàn)在：

(1)固體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系和液體的應(yīng)力與應(yīng)變速率比虎克體或牛頓流體的關(guān)系更為復(fù)雜；

(2)應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系與應(yīng)變速率及時(shí)間的高階微分方程有關(guān)。粘彈性：物料的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變速率與時(shí)間相關(guān)產(chǎn)生的特性，既有液體的特性，又有固體的特性，是兩種特性的綜合。431.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性3.流變模型農(nóng)業(yè)物料不是簡(jiǎn)單的彈性體、粘性體、塑性體，單一模型不能表達(dá)物料的性質(zhì)，必須將理想基本模型組合才能建立物料的流變模型。

建立流變模型必須滿足以下條件：

(1)模型必須能預(yù)測(cè)任何應(yīng)力—應(yīng)變情況下的實(shí)際物料性質(zhì)；

(2)模型必須能適應(yīng)拉伸和壓縮應(yīng)力及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)變；

(3)在實(shí)際物料中，當(dāng)流變特性發(fā)生變化時(shí)必須能依據(jù)模型參數(shù)加以解釋。441.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性3.流變模型EηABσp=σv=ηγσs=Eεs彈性元件

粘性元件

塑性元件(1)流變模型的基本單元和流變方程式451.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性3.流變模型(2)麥克斯韋模型應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)力σ時(shí)間t時(shí)間t麥克斯韋模型應(yīng)力松弛曲線麥克斯韋模型Eησ461.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性3.流變模型(3)開(kāi)爾文模型應(yīng)變?chǔ)艜r(shí)間t時(shí)間t應(yīng)力σ開(kāi)爾文模型Eση471.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.3流變特性4.實(shí)際物料的流變特性481.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角表示散粒物料與接觸固體相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，散粒物科與接觸面間的摩擦特性，其正切值為滑動(dòng)摩擦系數(shù)f。影響滑動(dòng)磨擦角的因素：(1)物料的含水率。一般隨含水率增加而增加。(2)接觸面的材料和粗糙度。(3)運(yùn)動(dòng)速度。式中：F——摩擦力；N——正壓力。491.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性1.滑動(dòng)摩擦角物料農(nóng)業(yè)物料的滑動(dòng)摩擦角鋼板木板橡膠板水泥板小麥22283032大麥25323331稻谷27293136玉米20222324大豆192425高梁20233727面粉333519豌豆141526蠶豆202426向日葵272430馬鈴薯272930501.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性1.滑動(dòng)摩擦角應(yīng)用：

(1)維持或改變物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

如：在物料輸送中，選用摩擦系數(shù)較小的材料做螺旋葉片和外殼，減少正壓力以降低摩擦力；添加潤(rùn)滑劑以降低摩擦系數(shù)；物料精選中選用具有相應(yīng)摩擦系數(shù)的篩片或網(wǎng)面。

(2)應(yīng)用摩擦特性。

如：常用帶式摩擦分選裝置主要部件為一條具有一定傾角的回轉(zhuǎn)帶。511.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性1.滑動(dòng)摩擦角應(yīng)用：(3)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。整體流漏斗流如果散粒物料在料倉(cāng)和料斗的中心部分產(chǎn)生漏斗狀的局部流動(dòng)，而周圍其它區(qū)域的物料停滯不動(dòng)，則稱為中心流或漏斗流。漏斗流流動(dòng)時(shí)，先裝進(jìn)去的物料后流出來(lái)，漏斗狀通道周圍的靜止物料形成死區(qū)，減少了料倉(cāng)的有效空間。在狹窄的漏斗狀通道中流動(dòng)不穩(wěn)定，速度不均勻，容易在料斗內(nèi)“結(jié)拱”，引起流動(dòng)中斷。521.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性1.滑動(dòng)摩擦角應(yīng)用：(3)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)料斗時(shí)應(yīng)使物料獲得整體流。由圖可知，當(dāng)物料滑動(dòng)摩擦角和料斗錐頂角較小時(shí)可形成整體流。料斗錐頂半角一般在15～20°之間較為合適。531.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性2.流體物料的摩擦特性流體接觸固體部分受摩擦牽動(dòng)后會(huì)影響其相鄰層，并不斷向遠(yuǎn)處傳遞，其逐層摩擦牽動(dòng)主要受流體粘性的作用。流體粘性越大，其摩阻也越大，驅(qū)動(dòng)時(shí)要更大的力，流動(dòng)中減速也快。液體的流動(dòng)性用粘度來(lái)表示。粘度的定義：是指距離lm的流體內(nèi)有l(wèi)m／s的速度梯度時(shí),在垂直于該速度梯度面單位面積上所受的力，表示為Pa·s（帕秒）。影響粘度的因素：1）溫度↑→液體的粘度↓2）壓力（高壓）↑→液體的粘度↑3）溶液濃度↑→液體的粘度↑541.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性2.流體物料的摩擦特性551.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性2.流體物料的摩擦特性應(yīng)用：主要用于評(píng)定物料的質(zhì)量。561.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性3.散粒物料的摩擦特性休止角指散粒物料從一定高度自然連續(xù)地下落到平面上時(shí)，所堆積成的圓錐體母線與底平面的夾角。休止角反映了散粒物料的內(nèi)摩擦特性和散落性能，表示單粒物料在料堆上滾落能力。571.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性3.散粒物料的摩擦特性影響休止角的因素：形狀：粒子愈接近于球形，其休止角愈小。尺寸：對(duì)于同一種物料，粒徑愈小休止角愈大。這是由于細(xì)小的粒子之間相互粘附較大的緣故。含水率：隨含水率增加而增大等有關(guān)。這是因?yàn)槊總€(gè)粒子被潮濕的表層包圍，使其內(nèi)摩—按力和粒子間粘附作用增加。堆放條件：如果對(duì)物料進(jìn)行振動(dòng)，則休止角減小。物料粒子愈接近于球形、粒徑愈大，振動(dòng)影響愈顯著。

581.3農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性

1.3.4摩擦特性3.散粒物料的摩擦特性應(yīng)用：散粒物料的半流體性質(zhì)對(duì)倉(cāng)壁有較大。側(cè)壓卸料口應(yīng)安排在倉(cāng)底中部以防側(cè)口卸料造成倉(cāng)壁偏壓倒塌。側(cè)偏力卸料側(cè)卸形成側(cè)偏591.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

農(nóng)產(chǎn)品銷售前往往經(jīng)受各種類型的熱加工，如加熱、冷卻、干燥、冷凍、脫水等，產(chǎn)品溫度的變化很大程度上取決于它本身的熱特性。農(nóng)業(yè)物料的加熱或冷卻可采用導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射等方式完成。比熱、導(dǎo)熱率、導(dǎo)溫系數(shù)、對(duì)流換熱系數(shù)、熱輻射系數(shù)等是設(shè)計(jì)熱加工設(shè)備或預(yù)測(cè)加工過(guò)程的基本數(shù)據(jù)。在加熱或冷卻過(guò)程中為保持產(chǎn)品品質(zhì)，必須限制產(chǎn)品的溫度，這同樣需要了解其熱特性。熱處理必須選擇適當(dāng)?shù)臏囟扰c時(shí)間以保證最佳效果，這些參數(shù)的選擇都與熱特性密切相關(guān)。農(nóng)業(yè)物料的熱特性隨成分、物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)、含水率、溫度的變化面改變。601.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.1傳熱的基本方式熱量傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射。1.導(dǎo)熱熱量從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體，或者從從一個(gè)物體中溫度較高的部分傳到溫度較低的部分為導(dǎo)熱。2.對(duì)流換熱流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，把熱量從一處帶到另一處，這種現(xiàn)象稱為對(duì)流。流體內(nèi)部存在溫度差時(shí)，因流體密度隨溫度改變所引起的流體流動(dòng)稱為自然對(duì)流。流體依賴外力產(chǎn)生的流動(dòng)稱為強(qiáng)制對(duì)流。流體對(duì)流時(shí)和固體表面之間熱量傳遞過(guò)程稱為對(duì)流熱熱。3.輻射輻射是固體、液體和氣體因溫度不同，物體間相互進(jìn)行的輻射和吸收形成的換熱過(guò)程。611.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

1.比熱一定量物質(zhì)溫度每升高1K所吸收或放出的熱量稱為該物質(zhì)的比熱。恒壓過(guò)程中的比熱稱為定壓比熱。恒容過(guò)程中的比稱稱為定容比熱。農(nóng)業(yè)物料的比熱隨組成成分、含水率、溫度而變化。

1892年Siebel提出，農(nóng)業(yè)物料比熱可取物料中水的比熱以及與水結(jié)合在一起的固體物質(zhì)的比熱之和。由下式計(jì)算：

C=（Cw-Cd）M+Cd式中：C——農(nóng)業(yè)物料的比熱；

Cw——水的比熱；

Cd——固體干物質(zhì)的比熱；

M——濕基含水率621.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

1.比熱

631.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

1.比熱

(1)農(nóng)業(yè)物料的比熱隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系；由于物料干物質(zhì)的比熱遠(yuǎn)小于水的比熱，所以農(nóng)業(yè)物料的比熱值視含水量而變。

(2)一般，農(nóng)業(yè)物料的比熱隨溫度的升高而增大。641.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

2.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)又稱導(dǎo)熱率，是兩個(gè)具有溫度梯度的平面間的單位面積傳導(dǎo)的熱量，反映了物料的導(dǎo)熱能力。農(nóng)業(yè)物料含有大量水分，和比熱一樣，物料的導(dǎo)熱率也可根據(jù)它們的含水率和固體干物質(zhì)導(dǎo)熱加以計(jì)算，如下式：

K=MKw+(1-M)Kd式中：Kw、Kd分別為水和固體干物質(zhì)的導(dǎo)熱率。

651.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

2.導(dǎo)熱系數(shù)

(1)農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系。

661.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

2.導(dǎo)熱系數(shù)

(2)除水和甘油外，大多數(shù)液體物料的導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，氣體的導(dǎo)熱率隨溫度升高而增加，冰的導(dǎo)熱率大于水。谷物農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率在冰點(diǎn)以上隨溫度升高而增大；冰點(diǎn)下則相反。

(3)物料的導(dǎo)熱率受子粒尺寸的影響。在相同含水率和溫度時(shí)，籽粒尺寸越大大，其導(dǎo)熱率也越大。

(4)物料的導(dǎo)熱率受容積密度的影響。在相同含水率和溫度時(shí)，物料的導(dǎo)熱率隨容積密度的增加而增加。671.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.2農(nóng)業(yè)物料具有的熱特性

3.導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)α又稱熱散系數(shù)，是單位時(shí)間沿法向通過(guò)單位面積的熱量除以比熱、密度和溫度梯度的乘積，是衡量物料受熱后溫度傳導(dǎo)能力的一個(gè)重要參數(shù)。

α=K/Cρ=dQ/{dA(dT/dx)Cρ}

如果導(dǎo)熱率一定，體積熱容愈大則導(dǎo)溫系數(shù)愈小，即物料貯存熱能能力愈大，物料不易加熱升溫。681.4農(nóng)業(yè)物料的熱特性

1.4.3農(nóng)業(yè)物料熱特性在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用

1.為烘干和冷卻設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和規(guī)范加熱烘干熱量多少——比熱，從而確定烘干溫度與時(shí)間；物料熱處理滅菌與消毒；水果、蔬菜氣冷貯藏時(shí)需要物料的熱特性。2.物料品質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用測(cè)定物料比熱的方法，判斷物料的純度。691.5農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性

電磁輻射是電磁波、特別是相關(guān)的電磁能量以波形式發(fā)射的過(guò)程。電磁波類型依波的長(zhǎng)短不同有紅外線波、可見(jiàn)光波、紫外線波和X射線波等。

各種農(nóng)業(yè)物料都對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的反射、折射、繞射、散射和吸收作用，有時(shí)引起物料內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)的各種特定變異。根據(jù)這些特性可對(duì)農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行檢查、分析、加工和處理。701.5農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性

1.5.1農(nóng)業(yè)物料的可見(jiàn)光特牲

1反射特性

用反射率R表示，指被物料反射回來(lái)的光波強(qiáng)度IR與射向物料總光波強(qiáng)度IO之百分比，即

R=（IR/IO

）×100%物料對(duì)光的作的作用711.5農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性

1.5.1農(nóng)業(yè)物料的可見(jiàn)光特牲

1反射特性

影響因素：

(1)物料類型；

(2)不同發(fā)育成熟階段.722光透射特性

用透射率T表示，是通過(guò)物料的光波強(qiáng)度IT與射向物料光波強(qiáng)度Io的百分比：

T=（IT/Io）×100%通常用吸光度A表示:A=log(1/T)影響因素：物料的致密度和厚度；物料對(duì)光的折射與散射等。應(yīng)用：反映外表特性和內(nèi)部特性。例如檢查雞蛋的新鮮度。733物料的延遲發(fā)光特性

夜光表、發(fā)光工藝品和道路橋梁標(biāo)志經(jīng)光照吸收可見(jiàn)光后在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍能保持其較強(qiáng)的熒光，葉綠素經(jīng)光照后的數(shù)秒甚至數(shù)分鐘內(nèi)，表面也會(huì)發(fā)光，稱延遲發(fā)光（DLE）。

影響因素：(1)光照時(shí)間(2)光照強(qiáng)度(3)暗處理（激發(fā)光照射前是在暗室中放置10～20mln）(4)葉綠素含量(5)樣品的溫度等。744微弱發(fā)光目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了一般的生物發(fā)光和化學(xué)發(fā)光之外，所有生物機(jī)體都存在一種極微弱的光子輻射，稱之為超微弱發(fā)光，其發(fā)射光譜在180－800nm范圍，光強(qiáng)很弱，只有10－104

光子/sec·cm2

，量子效率為10-14

－10-9。

光雖很弱，但生物機(jī)體的這種普遍發(fā)光現(xiàn)象卻與氧化代謝、解毒作用、細(xì)胞分裂和死亡、光合作用、致癌作用以及生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)等過(guò)程有著內(nèi)在聯(lián)系。

754微弱發(fā)光微弱發(fā)光測(cè)量?jī)x

764微弱發(fā)光著名的大豆發(fā)芽期間光子發(fā)射二維強(qiáng)度分布774微弱發(fā)光茶多酚對(duì)于羥自由基（·OH）引起的

DNA損傷發(fā)光有抑制作用0150300450600750900012345Non-DNADNA0.125μg/ml0.25μg/ml0.5μg/ml1.0μg/ml2.0μg/ml隨著茶多酚濃度增加DNA損傷發(fā)光逐漸減弱781.5.2農(nóng)業(yè)物料的其它光輻射特牲

可見(jiàn)光：波長(zhǎng)約為0.40～0.77μm不可見(jiàn)光：波長(zhǎng)0.77～1000μm的紅外線電磁波波長(zhǎng)0.39～0.04μm的紫外線電磁波1紅外線作用（1）熱效應(yīng)和穿透能力；（2）散發(fā)水分而獲得均勻干燥；（3）殺蟲(chóng)滅菌；（4）近紅外的光譜分析法可以準(zhǔn)確快速地測(cè)定谷物、飼料、煙草等農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和主要成分；（5）遠(yuǎn)紅外探測(cè)器可探測(cè)森林災(zāi)情、作物長(zhǎng)勢(shì)和預(yù)報(bào)病蟲(chóng)害等。792紫外輻射（紫外光）（1）具有光激發(fā)光現(xiàn)象；（2）根據(jù)種子細(xì)胞和化學(xué)成不同，在紫外光照射下發(fā)不同色的光，檢驗(yàn)外觀相同的種子純度，（3）剔除受霉菌（包括玉米黃曲霉素）感染的谷物（4）紫外輻射對(duì)動(dòng)、植物有較強(qiáng)的生化反應(yīng)；強(qiáng)度適當(dāng)?shù)恼丈淠艽偈咕S生素D的轉(zhuǎn)化；強(qiáng)度過(guò)大只用于對(duì)禽畜舍消毒和飲用水殺菌。801.5.3農(nóng)業(yè)物料的其它電磁輻射特牲

1微波

波長(zhǎng)0.1～0.01m，更接近于紅外線波；

特點(diǎn)：反射、折射、散射和吸收作用比短波顯著，主要是利用其輻射的熱特性和生物效應(yīng)，有利于干燥。微波熱特性表現(xiàn)為透入物料內(nèi)都的能量會(huì)被物料吸收而轉(zhuǎn)化為熱能。

應(yīng)用：（1）加熱干燥；（2）殺滅食品和谷物的有害微生物；（3）恰當(dāng)?shù)膭┝肯?，可激活?xì)胞，處理種子時(shí)會(huì)增加發(fā)芽率。81

X射線和放射性同位素波長(zhǎng)比紫外線還短，穿透力也強(qiáng)。

γ射線穿過(guò)農(nóng)業(yè)生物有機(jī)體時(shí)，會(huì)使其中的水和其它物質(zhì)電離，生成游離基或離子，從而影響到有機(jī)體的新陳代謝。用γ射線輻射處理可推遲果菜的完熟期，抑制塊根、塊莖和鱗莖的發(fā)芽和延緩蘑菇的破膜開(kāi)傘。應(yīng)用：（1）誘變育種。（2）殺菌保鮮（γ），出口農(nóng)產(chǎn)品需經(jīng)γ射線殺菌處理。2放射性輻射波821.5.4電磁輻射的應(yīng)用831.5.4電磁輻射的應(yīng)用841.6農(nóng)業(yè)物料的電特性和磁特性

1.6.1生物電生物體內(nèi)存在電位，比如電鰻具有傷及其他生物的高電壓，許多禽畜在活細(xì)胞、組織和肌體的不同點(diǎn)之間均能測(cè)得電位差。在植物中也發(fā)現(xiàn)有生物電，發(fā)芽期間種子胚芽和其他部位間就有電位差，光合作用中陽(yáng)光照射的明暗部位也有電位差。

植株受到機(jī)械、化學(xué)或熱流的刺激時(shí)，在受傷和完整的部位間存有電位差，而且電位差值還隨傷勢(shì)而增加。

851.6.2介電特性定義：大多數(shù)農(nóng)業(yè)物料是吸濕性電介質(zhì)，即在失去自由水后是電介質(zhì)，具有自由水時(shí)是導(dǎo)體或半導(dǎo)體，反映這種變化的特性為介電特性。

介電常數(shù)：在電場(chǎng)充滿某種電介質(zhì)物料的情況下，電通量密度D與電場(chǎng)強(qiáng)度E之比是一常數(shù)。

ε=D/E相對(duì)介電常數(shù)：εr=ε/ε0

式中：ε0——真空介電常數(shù)。意義：表示該物料可能貯存電場(chǎng)能量的能力，即提高電容量的能力。影響因素：電波頻率、含水率和溫度。861.6.2介電特性影響農(nóng)業(yè)物料介電特性的因素：(1)電波頻率、溫度；水：頻率為27MHz時(shí)，水在O℃時(shí)，ε=89，當(dāng)水溫提高到25℃和60℃后,則分別下降到78.3和65.8．

去皮花生的介電特性與含水率（MC）和電波頻率（f）的關(guān)系：ε=3.153—0.049f＋0.136（MC）(2)含水率,如圖稻谷含水率與介電常數(shù)關(guān)系；(3)散粒體容積密度↑→ε0

↑；(4)液體壓力↑→ε0

↑。871.6.3電阻率大部分農(nóng)業(yè)物料都含有一定的水分，有一定的導(dǎo)電性，也就有可測(cè)的電阻率．對(duì)干吸濕性物料，其電阻率ρ和水分W有如下關(guān)系:logρ=-aW+b影響因素：品種、密度、溫度等。

應(yīng)用實(shí)例：將兩根探針捕入西瓜，可測(cè)出其電阻率和含糖量的關(guān)系；不僅可對(duì)比西瓜品種；更能測(cè)定西爪的成熟度和內(nèi)部甜度分布狀況。881.6.4磁特性應(yīng)用：人體機(jī)能有良好的調(diào)理作用，對(duì)其它生物也有一定調(diào)控作用。例如：（1）植物：利用磁化水（經(jīng)磁場(chǎng)處理的水）灌慨農(nóng)田則有利干根系吸收水分和葉與莖的生長(zhǎng)，使冬小麥增產(chǎn)10％～36％，玉米增產(chǎn)10％～18％。891.6.4磁特性（2）動(dòng)物：蜜蜂遠(yuǎn)放仍能回巢就是因其腹部有超順磁鐵。澆磁化水澆灌絲瓜對(duì)其根系生長(zhǎng)的影響901.6.5農(nóng)業(yè)物料電特性在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用1含水率測(cè)定：水分與許多電特性有較好的線性關(guān)系電阻式、電容式、電感式和介電式等水分測(cè)定儀

2物料的干操：電能加熱干燥濕控準(zhǔn)確，便于自動(dòng)化。選用介電損耗原理，采用高頻（l～150MHz）和超高頻（915～2450MHz。）更有優(yōu)越性。3質(zhì)量評(píng)定：區(qū)別有生命體和無(wú)生命體、正常體和傷殘?bào)w如：用電導(dǎo)儀測(cè)牛奶是否正常；雞蛋的主頻率值也可判定其新鮮度.

4種子處理：高低頻電流處理種子小麥、黃瓜和番茄等能明提高發(fā)芽率；高壓靜電常用于茶梗分檢和種子清選；介電分選；利用直流電促進(jìn)或抑制洋蔥、馬鈴薯等的細(xì)胞分裂過(guò)程。911.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.1土壤及農(nóng)業(yè)土壤的形成土壤是指陸地上能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層，是疏松多孔、含有各種化學(xué)元素、通氣透水的物質(zhì)。土壤之所以能生長(zhǎng)植物，是因?yàn)?/p>

土壤具有肥力，指土壤供給和協(xié)調(diào)植

物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的水分、養(yǎng)分、空

氣、熱量、扎根條件和無(wú)毒害物質(zhì)的

能力。水、肥、氣、熱是土壤的四大

肥力因素，它們之間相互作用，共同

決定著土壤肥力的高低。921.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.1土壤及農(nóng)業(yè)土壤的形成土壤的形成：巖石風(fēng)化→碎屑→風(fēng)力、水力及重力搬運(yùn)和堆積→土壤母質(zhì)細(xì)菌、放線菌、真菌、原生動(dòng)物、藻類等的滋生繁衍，其代謝產(chǎn)物及死亡分解為植物能吸收的養(yǎng)分，改變土壤母質(zhì)的物理，化學(xué)物質(zhì)，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。植物腐敗的枝葉及死亡的機(jī)體又回歸到土壤中。這種經(jīng)自然現(xiàn)象和生物及微生物反復(fù)作用結(jié)果即形成自然土壤．農(nóng)業(yè)土壤：人類通過(guò)耕作、施肥、灌溉或排水，施用土壤改良劑，平整土地，栽培農(nóng)作物等農(nóng)業(yè)措施，使土壤適合于農(nóng)作物生長(zhǎng)。通常旱田農(nóng)業(yè)土壤的最上層是厚約15～20cm的耕作層。931.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.2土壤孔隙率、土壤水和空氣小試驗(yàn)：一方普通的土塊，用力將土壓實(shí)，土塊體積變小，約為一半。結(jié)論：土壤中有空隙。土壤孔隙度：?jiǎn)挝煌寥荔w積內(nèi)孔隙所占的比例。土壤孔隙度（%）=（1―容重∕比重）×100

固相：礦物質(zhì)(骨架)，有機(jī)物，微生物，約占總體積的50%。土壤

液相：土壤水分。

氣相：土壤空氣。941.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.2土壤孔隙率、土壤水和空氣土壤水：水分作為土壤的重要組成部分，參與土壤中不斷進(jìn)行的各種物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。吸濕水：土粒依據(jù)分子引力和靜電引力從土壤空氣中吸收的氣態(tài)水分，是最靠近土粒表面的一層水膜。影響空氣濕度。膜狀水：土壤含水量達(dá)到吸濕系數(shù)后，土粒剩余的分子引力和靜電引力吸附的液態(tài)水膜。毛管水：土壤含水量超過(guò)最大分子持水量時(shí)依靠毛管力保持在毛管孔隙中的液態(tài)水。重力水：土壤含水量超過(guò)田間持水量后，多余的由于重力作用沿大孔隙向下滲漏的水分。951.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.2土壤孔隙率、土壤水和空氣土壤空氣：一般情況下，土壤空隙被水和空氣共同占據(jù)。土壤也和自然界許多生物活體類似，在不停地進(jìn)行著“呼吸”。土壤空氣組成復(fù)雜，最重要且所占分量最多的是O2的CO2。一般，土壤中CO2含量比大氣含量高5-10倍，O2含量比大氣稍低；土壤空氣濕度在99%以上；還原性氣體如CH4、H2S比大氣中多。植物根系、微生物和一些小動(dòng)物生長(zhǎng)都需要氧，同時(shí)排出CO2，如果土壤中O2含量過(guò)低，或和CO2和其他還原性氣體積累過(guò)多，就會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。綜上，土壤空氣是土壤肥力的的重要要素之一，參與土壤中不斷進(jìn)行的各種物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。961.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.3土壤含水率與土壤狀態(tài)土壤含水率與其力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。隨著含水率增加，土壤的性質(zhì)可由固體經(jīng)塑性體最后變化為流體?？辜袅Α⒄辰Y(jié)力在塑性左右接近最大。含水率小→大物理狀態(tài)固體略有可塑性塑限可塑液限粘滯性流體力學(xué)性質(zhì)抗剪強(qiáng)度大→最大→小粘附力大→大→小可壓縮性大→大→小粘結(jié)力大→大→小對(duì)動(dòng)力機(jī)的牽引力大→大→小表粘性力土壤力學(xué)性質(zhì)和含水量關(guān)系971.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)1.7.3土壤含水率與土壤狀態(tài)981.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.4土壤強(qiáng)度與破壞土壤強(qiáng)度是土體在外力作用下，由于土壤的粘結(jié)力和顆粒相互位移的摩擦力等影響，不會(huì)引起屈服應(yīng)變和破壞的最大應(yīng)力。外力：剪切，壓縮，拉伸，穿透等。破壞形式：斷裂、壓縮、塑流等。

理想土垡的翻轉(zhuǎn)991.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.4土壤強(qiáng)度與破壞

(1)抗剪強(qiáng)度耕層土壤在耕作機(jī)械工作部件（如犁體、中耕鏟等）作用下，往往出現(xiàn)剪切破壞，其剪應(yīng)力大致服從庫(kù)倫定律：

τ=c+σtgφ式中τ—剪應(yīng)力（kN/cm2）

σ—剪切面上的法向壓應(yīng)力（正應(yīng)力）；

c—單位粘結(jié)力（kN/cm2），是同類粒子間相互結(jié)合在一起的作用力；

tgφ—土壤與土壤之間的摩擦系數(shù)，又稱土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)；

φ—土壤的內(nèi)摩擦角。1001.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.4土壤強(qiáng)度與破壞

(2)承壓強(qiáng)度土壤承壓強(qiáng)度表示支持車輛等載荷不使其下陷的支承能力。

土壤的抗壓性、抗楔性和抗位移等力學(xué)特性等，是構(gòu)成土壤耕作阻力的主要因素。

(1)抗剪強(qiáng)度

1)土壤的抗剪強(qiáng)度與含水率有關(guān)。隨著含水率增加，土壤強(qiáng)度急劇下降。

2)耕作時(shí)為了保證適當(dāng)?shù)乃橥列阅?，?yīng)選適宜的含水率時(shí)耕作。1011.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)

1.7.5土壤結(jié)持度1.凝聚力：土壤顆粒間的粘結(jié)力，是土壤產(chǎn)生強(qiáng)度的重要原因。2.附著力：是土壤與其接觸物體間的的粘附力。土壤同金屬接觸面之間的附著力，幾乎完全是因水膜的表面張力所造成的。因此，附著力也與土壤質(zhì)地、含水量、接觸面的材料和光潔度等因素有關(guān)。土壤沿著耕地機(jī)械工作表面的滑移阻力

T=F+F′=μN(yùn)+μ′N′A′式中μ—土壤對(duì)鋼的摩擦系數(shù)

N—作用在工作表面上的法向載荷

μ′—附著系數(shù)

N′—由水膜吸附作用而產(chǎn)生的法向載荷

A′—吸附水膜的面積當(dāng)摩擦力和附著力大于土壤凝聚力和內(nèi)摩擦力時(shí)，農(nóng)具的工作表面就會(huì)粘土。工作部件表面粘土，不但會(huì)使耕作質(zhì)量變壞，而且會(huì)增加牽引阻力。1021.7農(nóng)業(yè)土壤的工程性質(zhì)表各種土壤的粘結(jié)力及對(duì)鐵片的粘著力1.7.5土壤結(jié)持度土壤干土的相對(duì)粘結(jié)力(以灰色純粘土作為100)濕土