蒸汽消毒管结构参数对红壤消毒加热效率的影响

S224.9; 为解决云南红壤蒸汽消毒过程中消毒加热效率低的问题,开展了消毒管结构参数对土壤消毒加热效率的影响效应研究,并对消毒管结构参数进行了优化设计.首先,运用图像处理技术构建出土壤孔隙结构离散模型;其次,对消毒管内蒸汽流场土壤蒸汽消毒过程进行了仿真模拟分析;最后,基于土壤蒸汽消毒试验平台,开展了多因素消毒管结构参数优化试验研究.研究结果表明:1)消毒管出气孔周向和轴向孔数对红壤蒸汽消毒加热效率影响极显著(P＜0.01);消毒管最佳结构参数为出气孔孔径2 mm、周向孔数为3个、轴向孔数为2个,土壤平均温度达到80 ℃时的试验消毒时长平均值为394 s,试验结果与预测结果之间的平均误差率为5...

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Published in农业工程学报 Vol. 39; no. 10; pp. 112 - 121
Main Authors 张毅杰, 宋悦, 杨振杰, 杨文彩, MUHAMMAD Ameen, 陈近, 王东, 黄国亮
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 云南农业大学机电工程学院,昆明650201%云南农业大学机电工程学院,昆明650201 01.05.2023
云南省作物生产与智慧农业重点实验室,昆明650201%云南农业大学植物保护学院,昆明650201
Subjects
image processing
disinfection
模拟仿真
simulation
消毒
steam disinfection pipe
结构参数
蒸汽消毒管
heating efficiency
土壤
加热效率
temperature field
温度场
图像处理
soils
structural parameters
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202210248

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Summary:S224.9; 为解决云南红壤蒸汽消毒过程中消毒加热效率低的问题,开展了消毒管结构参数对土壤消毒加热效率的影响效应研究,并对消毒管结构参数进行了优化设计.首先,运用图像处理技术构建出土壤孔隙结构离散模型;其次,对消毒管内蒸汽流场土壤蒸汽消毒过程进行了仿真模拟分析;最后,基于土壤蒸汽消毒试验平台,开展了多因素消毒管结构参数优化试验研究.研究结果表明:1)消毒管出气孔周向和轴向孔数对红壤蒸汽消毒加热效率影响极显著(P＜0.01);消毒管最佳结构参数为出气孔孔径2 mm、周向孔数为3个、轴向孔数为2个,土壤平均温度达到80 ℃时的试验消毒时长平均值为394 s,试验结果与预测结果之间的平均误差率为5.3％;2)消毒200 s时,各处理土壤升温速率达到峰值,消毒200 s后加热效率逐渐降低,即消毒200 s时应逐渐减少蒸汽的流量,当土壤温度低于60℃需再次增加蒸汽的流量,依次循环往复保证土壤温度始终在60 ℃以上,以达到高效灭菌的目的;3)单管红壤高温区域范围主要集中在水平方向0～150 mm,垂直方向0～200 mm.该研究可为土壤蒸汽消毒机消毒管的结构设计和智能消毒作业提供理论依据,并为末端执行装置多管间距的设计奠定理论基础.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202210248