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： 蒸汽消毒装置关键结构参数对红壤土加热效果的影响研究
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY20.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 蒸汽消毒装置关键结构参数对红壤土加热效果的影响研究/.宋悦著/.张毅杰指导 |
| 出版发行项： | 2023.5.23 |
| 载体形态项： | 87页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 机电工程学院, 学号2020210032 |
| 提要文摘： | 土壤是农作物重要的生长基质，也是土传病害传播的主要场所。近年来，土壤连作障碍问题引起国内外学者的广泛关注，该问题严重制约了农业经济的可持续发展。与化学消毒技术和生物消毒技术相比，土壤蒸汽消毒技术在防治土传病害时具有消毒效果稳定、环保高效等突出优点，是解决土壤连作障碍问题的重要手段之一，十分符合农业可持续发展的要求。然而，我国开展土壤蒸汽消毒技术的研究起步较晚，蒸汽消毒装置研究尚处于初期阶段，特别是针对云南地区独特的红壤土开展的蒸汽消毒技术研究十分有限，因此，针对云南红壤土开展蒸汽消毒装置关键结构参数对红壤加热效果的研究具有重要意义。本研究的蒸汽消毒装置，特指蒸汽消毒机中的与土壤直接作用的末端消毒管结构装置，其关键结构参数为孔径、周向（轴向）孔数、管间距等。通过深入探究蒸汽消毒装置关键结构参数对云南红壤加热效果的影响机理，为借助土壤蒸汽消毒技术解决云南红壤连作障碍问题，提供试验数据和理论支持。围绕这一主旨，本论文具体研究内容如下： （1）对云南红壤样品进行采集，通过环刀取样，获取并分析了土壤主要的物理特性参数；基于机器视觉和图像处理的技术手段，创建了土壤切片模型。其中，自行搭建了土壤切片采集平台，运用imagej软件，对采集的土壤图像依次进行标定、阈值分割、降噪、形态学处理、分水岭法等一系列优化处理；最后利用图像矢量化技术进行处理，完成了土壤孔隙和土壤颗粒模型的建立。 （2）基于云南红壤实际土壤耕作层（0~200mm），针对蒸汽消毒装置的核心部件消毒管的结构参数进行了研究。首先，进行了消毒管承压强度分析，分析表明该消毒管在蒸汽发生装置最大压力下，强度足够，且耐磨损、耐腐蚀等；其次，结合土壤物理参数对蒸汽消毒管内部进行了流体力学分析，并通过单因素试验获得了消毒管结构参数，最佳结构参数为孔径2 mm、周向2个、轴向3个，其水平分别为孔径（1~3mm）、单层周向孔数（1~3）、单侧轴向孔数（2~4）。 （3）根据单因素试验获得的消毒管单管结构参数的最佳水平，进一步开展了多因素试验。首先，运用Box-Behnken响应面法设计试验，建立了二次回归模型，通过方差诊断获得了该模型的准确性程度高；其次，运用利用Design expert13.0软件各个因素和交互作用的对响应值显著性关系分析，获得了消毒管最优的结构参数为孔径大小1.749mm、单层周向孔数2.98（即消毒管孔一层的孔数均匀分布数）、单侧轴向孔数2.019，考虑到在消毒管在制作时的实际工况,最终确定最佳的机构参数为孔径大小为2mm，单层周向孔数为3，单侧轴向孔数为2个，预测时间为376s。 （4）根据消毒管单管结构参数对加热效果的影响，分别对管间距为120mm、160mm、200mm、240mm等4种管间距下消毒管进行试验分析，进而确定消毒管多管的管间距。通过试验结果可知：随着消毒时间的增加，升温速率随着管间距的减小而增大，管间距为120mm的消毒管的升温速率最大；土壤温度变异系数随着消毒时间的增加，4种不同管间距的土壤温度变异系数先增加后减小，变化曲线呈抛物线的趋势，管间距为160mm的温度系数值略小于120mm，说明160mm的温度分布均匀好；其中，管间距为120mm和160mm的管间距的加热范围差异不大，但是160mm管间距的多管消毒的土壤区域要大，因此本研究中的多管的管间距为160mm。 （5）依据蒸汽管道的排布设计，设计了相匹配了尺寸为200mm×200mm×50mm，壁厚为1mm，中间开直径为24mm的孔蒸汽消毒罩，减小了蒸汽消毒作业中蒸汽通入土壤后从土壤表面散失；最后，结合消毒管单管、多管、消毒罩等完成了蒸汽消毒装置整体结构参数设计；进而进行了田间试验，试验结果表明：在土壤初始温度为20℃，蒸汽压力0.4Mpa和流量为4kg/h的条件下，消毒区域内的红壤土在324s时总体的平均温度达到了80℃，且各层土壤中的平均温度也达到80℃，说明该装置的加热效果好。 |
| 并列题名： | Study on the influence of structural parameters of steam disinfection device on heating effect of red loam |
| 题名主题： | 云南红壤 蒸汽消毒装置 消毒管 多管管间距 土壤加热 学位论文 |
| 中图分类： | S223.1-533 |
| 个人名称等同： | 宋悦 著 |
| 个人名称次要： | 张毅杰 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |