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《西北农林科技大学》 2018年
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涌泉根灌灌水器外壳材料配方试验研究

陈瑞  
【摘要】:灌水器作为整个微灌系统的核心和关键部分,其性能的优劣直接影响灌水均匀性、抗堵塞能力和系统寿命。本文以涌泉根灌灌水器为研究对象,首先通过对ABS、HDPE、HDPE+EVA、LDPE+EVA、HDPE+LDPE+LLDPE+EVA五种不同外壳材料制造的涌泉根灌灌水器进行常温下的水力性能测试,初步筛选出除ABS外,满足设计要求的4种材料配方,同时,从外壳材料的模塑收缩率、模量、拉伸变形特点等角度研究了材料对灌水器出流特性的影响;其次研究了环境温度对不同材料的涌泉根灌灌水器水力性能、外壳材料的力学性能、微观组分的影响;最后通过室外自然老化和氙灯耐光耐候试验箱人工加速老化,研究不同材料的涌泉根灌灌水器外壳老化前后的力学性能、微观组分的变化,以及人工加速老化和自然老化之间的相关性。根据上述研究得到以下主要结论:(1)外壳材料对涌泉根灌灌水器出流特性有明显影响:外壳材料的模塑收缩率越大,灌水器的流量越小;外壳材料的刚性越大,灌水器流量随压力升高而增大的趋势越缓;外壳材料的自然回弹性越大,在同一制造工艺下,灌水器的制造偏差越小。ABS(E1)外壳材料的涌泉根灌灌水器不满足流量和制造偏差要求。(2)在低温冻胀试验中,随着冻胀循环次数的增加,灌水器外壳材料的拉伸强度和断裂伸长率、断后自然回弹率逐渐减小;外壳的主要成分未变,但结晶度降低;低温冻胀后灌水器外壳表面出现粉化、空洞扩大等现象。随着低温冻胀循环次数的增加,4种不同材料涌泉根灌灌水器的流量逐渐减小。(3)除LDPE+EVA(E4)外,高温环境下涌泉根灌灌水器的流量、制造偏差随温度升高无明显变化。E4随着温度和工作水压的升高,灌水器流量逐渐增大,灌水器的制造偏差也随着室温的升高而增大。E2、E3、E5外壳材料主要成分为HDPE的灌水器,温度对这3种外壳材料的灌水器流量的影响不显著。经过高温试验后,其余3种外壳材料的弹性模量E增大,拉伸强度、断裂伸长率和断后自然回弹率减小;外壳的主要成分未变,但结晶度降低;灌水器外壳表面出现空洞扩大的现象,外壳材料表面变得粗糙且不均匀。高温试验证实LDPE+EVA外壳材料的涌泉根灌灌水器不满足高温使用要求。(4)室外自然老化证实HDPE(E2)外壳的灌水器不适合长期田间使用要求。老化试验后,灌水器外壳材料的力学性能下降,材料拉伸强度、断裂伸长率、自然回弹率减小;外壳的主要成分未变,但结晶度降低;灌水器外壳表面变得粗糙不均匀,材料表面出现粉化和空洞扩大的现象。与人工加速老化试验相比,自然老化后材料性能变化特征更明显。涌泉根灌灌水器在老化温度50℃,辐照强度550 w/m~2,6 h白日+18 h黑夜,240 h的氙灯人工加速老化效果大致与室外自然老化一年的老化效果相同。(5)为得到水力性能良好、制造偏差小、耐低温耐高温、抗老化的涌泉根灌灌水器,推荐考虑40%HDPE+40%LDPE+10%LLDPE+10%EVA为涌泉根灌灌水器的外壳材料配方。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S277.9

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