武玉柱 許林云 金晶 張愛琪 戴彬虎 楊冬冬

摘要：土壤消毒是設(shè)施種植中直接影響產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而蒸汽消毒是最環(huán)?？煽康南痉绞?，研究蒸汽在設(shè)施基質(zhì)土壤中的傳熱效果。在試驗過程中通過搭建基質(zhì)土壤傳熱性能測試平臺，研究出汽孔深度、蒸汽通入時間、蒸汽壓力、土壤含水率各因素對蒸汽在土壤內(nèi)傳熱效果的影響，并探究蒸汽從發(fā)生裝置產(chǎn)生至1 h之間土壤溫度隨時間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：當(dāng)針頭出汽孔深度為160 mm，蒸汽壓力為0.4 MPa、通入蒸汽時間為8 min時土壤傳熱效果最佳，并且土壤含水率越高，其傳熱效果越好。在最佳因素條件下，通入蒸汽時間為8 min時土壤溫度便可以迅速增長到最大值，且30 min后基本能維持在60 ℃以上同時滿足殺毒要求。確定出汽孔深度、蒸汽通入時間、蒸汽壓力、土壤含水率最佳參數(shù)后，結(jié)合實際消毒要求設(shè)計出一種與可移動式土壤蒸汽消毒機配套的罩蓋式多針頭蒸汽盤。

關(guān)鍵詞：土壤蒸汽消毒機；基質(zhì)土壤；傳熱性能；輸送裝置；多針頭蒸汽盤

中圖分類號：S472

文獻標識碼：A

文章編號：2095-5553 （2024） 06-0277-07

收稿日期：2022年6月20日

修回日期：2022年8月8日

*基金項目：江蘇省現(xiàn)代農(nóng)機裝備與技術(shù)示范推廣項目（NJ2020—19）

第一作者：武玉柱，男，1997年生，安徽宿州人，碩士；研究方向為機械設(shè)計理論。E-mail： 1770105471@qq.com

通訊作者：許林云，女，1965年生，江蘇南通人，教授，博導(dǎo)；研究方向為林果收獲機械。E-mail： lyxu@njfu.com.cn

Test and analysis of heat transfer in steam disinfection of matrix soil

Wu Yuzhu¹， Xu Linyun^{1， 2}， Jin Jing¹， Zhang Aiqi¹， Dai Binhu¹， Yang Dongdong¹

（1. School of Mechanical and Electronic Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing， 210037， China;

2. Collaborative Innovation Center for Efficient Processing and Utilization of Forestry Resources，

Nanjing Forestry University， Nanjing， 210037， China）

Abstract： Soil disinfection is a key link in the planting of facilities that directly affects the yield and quality， and steam disinfection is the most environmentally friendly and reliable disinfection method， this paper studies the heat transfer effect of steam in the substrate soil of the facility. In the course of the experiment， by building a test platform for the heat transfer performance of the substrate soil， the influence of the vent depth， steam entry time， steam pressure and soil moisture content on the lateral and longitudinal heat transfer effect of steam in the soil was studied， and the variation of soil temperature with time between the generation device and 1 h was explored. The results showed that the soil heat transfer effect was the best when the needle outlet pore depth was 160 mm， the steam pressure was 0.4 MPa， and the steam inflow time was 8 min. And the higher the soil moisture content， the better the heat transfer effect was. Under the best factor conditions， the soil temperature can quickly increase to the maximum value when the steam inflow time is 8 min， and it can basically be maintained above 60 ℃ after 30 min while meeting the disinfection requirements. After determining the optimal parameters of air outlet depth， steam inflow time， steam pressure and soil moisture content， a cover-type multi-needle steam disk with a movable soil steam disinfection machine is designed according to the actual disinfection requirements.

Keywords： steam disinfection of matrix soil; gardening soils; heat transfer performance; conveyors; multi-needle steam disc

0 引言

21世紀以來，園藝產(chǎn)品因其生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、效益好、市場需求量大等優(yōu)勢， 使得設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展過程中占據(jù)著重要地位^[1]。由于連作障礙，土壤中病原菌、蟲卵積累^[2]，土傳病害嚴重，作物產(chǎn)量和品質(zhì)受到嚴重影響，因此土傳病害成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需解決的問題^[3-5]，近年來為了防治土傳病害，各種消毒技術(shù)被廣泛應(yīng)用，根據(jù)消毒原理，消毒技術(shù)一般分為物理法、化學(xué)法、生物法等^[6]?；瘜W(xué)消毒法在使用時會污染環(huán)境，產(chǎn)生抗藥性，生物消毒法消毒過程緩慢，效果難以確定，而物理消毒法對環(huán)境友好，其中又以蒸汽消毒法最為理想，蒸汽消毒法對環(huán)境無污染、效率高、消毒效果好、不會使病蟲害產(chǎn)生抗藥性^[7-9]，因此蒸汽消毒越來越受到重視和青睞。

蒸汽消毒主要包括地表覆膜蒸汽消毒、真空深層蒸汽消毒和綜合蒸汽消毒等方法^[10]，但地表覆膜蒸汽消毒工序繁多，效率低；真空深層蒸汽消毒需要布置管路成本高勞動力較大，因此本文擬設(shè)計一種可移動式蒸汽消毒機應(yīng)用于設(shè)施園藝中，蒸汽消毒機的蒸汽輸送裝置將蒸汽輸送到末端裝置，一般為針式結(jié)構(gòu)。工作時，針頭插入土壤，蒸汽通過針頭上的出汽孔施放到土壤中，因此與施放蒸汽相關(guān)的針頭結(jié)構(gòu)各參數(shù)是影響設(shè)施園藝基質(zhì)土壤傳熱特性的關(guān)鍵參數(shù)。

土壤中的大多數(shù)植物病原細菌可在60 ℃溫度條件下、10 min內(nèi)被殺死，線蟲對熱也十分敏感，大部分在50 ℃、15 min即可殺死，真菌處于60 ℃、30 min即死亡，大部分的細菌與害蟲都存在距地面10～20 cm深的土壤處，因此對于設(shè)施園藝的土壤消毒溫度在60 ℃保持30 min即可滿足消毒要求。

土壤作為一種典型的多孔介質(zhì)，其傳熱過程極其復(fù)雜^[11]，大量的研究人員通過進行實驗和建立模型研究了不同條件下土壤的溫度變化分布規(guī)律以及影響土壤傳熱效果的因素^{[12， 13]}。范愛武等^[14]對植物生長所用的土壤中熱、濕、氣、肥的遷移機理及規(guī)律進行研究，利用多孔介質(zhì)傳熱模型，對圓柱土壤模型的溫度變化情況進行分析，研究發(fā)現(xiàn)周圍的環(huán)境溫度、風(fēng)速、太陽輻射等因素對土壤的溫度分布影響很大，土壤的溫度隨著深度的增加，影響的范圍逐漸減小。張玲^[15]將地下土壤與黃沙混合后進行熱導(dǎo)率試驗，并指出土壤的導(dǎo)熱性隨著土壤含水率的提高而增強，受密度影響比較小，并且建立了土壤一維熱濕傳遞模型，研究發(fā)現(xiàn)溫度變化的范圍隨著加熱時間的延長增加速度變緩。于博晨等^[16]利用分層巖土熱響應(yīng)試驗對分層土壤地埋管傳熱模型進行研究，分析得出不同深度土壤的熱物性具有差異，中下層土壤傳熱特性相對上層較好。蘇宇^[17]采用數(shù)值模擬的方法分析壓砂地在覆砂條件下的土壤熱擴散率，結(jié)果表明土壤深度與土壤傳熱率存在一定的關(guān)系，不同深度的土壤距熱源距離不同，導(dǎo)致各深度土壤含水率不均勻，隨著土壤深度的增加，含水率升高，土壤傳熱效率也逐漸增大。

現(xiàn)有對土壤傳熱的研究主要針對普通園土，并未針對設(shè)施園藝環(huán)境下的基質(zhì)土壤，為設(shè)計一種與可移動針式蒸汽消毒機配套的針式蒸汽盤，保證土壤內(nèi)溫度分布的均勻性，并滿足蒸汽消毒殺蟲殺菌要求，需要對針頭出汽孔深度、蒸汽輸送時間、蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽壓力等因素進行研究，建立基質(zhì)土壤蒸汽傳熱試驗系統(tǒng)，優(yōu)選出最佳土壤消毒效果參數(shù)，為整個蒸汽盤的設(shè)計提供試驗數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗材料與方法

1.1 蒸汽施放針

根據(jù)土壤中絕大部分病蟲害與細菌存在距地面100～200 mm深處，設(shè)計試驗用的蒸汽施放針總長度225 mm，如圖1所示，針頭材料選擇304不銹鋼，插入土壤中的有效長度為190 mm，針管外徑為Φ16 mm，壁厚為1.5 mm，出汽孔置于160 mm處，共設(shè)置8個出汽孔，周向均勻分布，孔徑為Φ1 mm。

1.2 土壤要求

設(shè)施園藝中的土壤為基質(zhì)土壤，與一般大田里土壤不同?；|(zhì)土壤是一種有機栽培基質(zhì)營養(yǎng)土，具有保肥、透氣性能好、病蟲危害輕等特點?；|(zhì)分為無土基質(zhì)與土壤基質(zhì)，無土基質(zhì)有珍珠巖、蛭石陶粒、泥炭土等，土壤基質(zhì)有砂土、黏土、壤土。本次試驗采用基質(zhì)土壤主要由泥炭、黏粒、珍珠巖、蛭石等按比例混合而成。放置在木板制作的70 cm×70 cm×60 cm的木箱內(nèi)，土壤高度為40 cm。

1.3 溫度測點布置

因蒸汽從針頭出汽孔施放出來后，以針頭為中心向四周進行擴散，為確定蒸汽在土壤中的傳播及溫度響應(yīng)情況，只取一個側(cè)面進行測點布置，即可確定圍繞針頭四周的溫度分布情況。

測點分布如圖2所示，圖中15個點分別表示15個測點，分布在同一平面上，垂直分為3列，每列之間水平距離為50 mm；每列分布5個測點，兩兩之間距離為50 mm，每列第一個測點置于表面土壤下10 mm處，最后一個測點放在出汽孔下方50 mm處，便于檢測蒸汽向下傳熱時的溫度響應(yīng)。所有測點按距針頭距離及深度位置進行編號，第一列為：1-1，1-2，…，1-5；第二列為：2-1，2-2，…，2-5；第三列為：3-1，3-2，…，3-5。

1.4 針頭出汽孔深度布置

為確定最佳的蒸汽施放深度，將圖1所示的針頭插入土壤不同深度位置處，使出汽孔深度設(shè)定為60 mm、110 mm、160 mm。

1.5 蒸汽發(fā)生裝置

根據(jù)試驗要求，選取功率9 kW、蒸汽量13 kg/h、額定蒸汽溫度為171 ℃、最大工作壓力為0.7 MPa可調(diào)的全自動電加熱蒸汽發(fā)生裝置。啟動該蒸汽發(fā)生裝置大約15 min左右之后，壓力表示數(shù)超過設(shè)定壓力值，打開出汽閥，蒸汽輸出量為2.6 kg/h，對試驗土壤通汽加熱。

1.6 溫度測試系統(tǒng)

測溫裝置選用的是TM902C型高溫快速電子測溫儀，它所附帶的傳感器是標準K型（NiCr-NiAi）熱電偶合器，測溫區(qū)間為-50 ℃～300 ℃。整個測試裝置見圖3。

由于溫度測點較多，并且測溫顯示儀器只能實時顯示而沒有記錄數(shù)據(jù)的功能，因此采用攝像裝置同時記錄所有測點的溫度數(shù)據(jù)變化過程，根據(jù)視頻記錄進行后續(xù)溫度數(shù)據(jù)提取。溫度記錄時間定為60 min，前30 min，每隔2 min提取測各點的溫度值；后30 min，每隔5 min提取各測點的溫度值。

1.7 試驗方法

本試驗將從出汽孔深度、蒸汽輸送時間、蒸汽壓力、土壤含水率4個影響因素對土壤傳熱效果進行研究。

1） 為得到最佳的出汽孔深度，在出汽孔深度影響因素試驗時，設(shè)置60 mm、110 mm、160 mm三種深度，并將蒸汽壓力設(shè)定為0.4 MPa，通入蒸汽時間設(shè)置8 min。

2） 為確定最佳蒸汽通入時間，在蒸汽輸送時間影響因素試驗時，分別設(shè)置4 min、6 min、8 min三種時長，出汽孔深度設(shè)定160 mm，蒸汽壓力0.4 MPa。

3） 進行蒸汽壓力影響因素試驗時，由于基于移動式土壤蒸汽消毒機的蒸汽壓力不宜過高，故將蒸汽發(fā)生裝置蒸汽壓力分別設(shè)置為0.3 MPa，0.4 MPa，0.5 MPa，同時設(shè)定出汽孔深度160 mm，通入蒸汽時間8 min。

4） 為確定含水率對土壤傳熱效果的影響，在土壤含水率影響因素試驗中利用稱重補水法改變土壤含水率分別為20.4%和30.1%，設(shè)定出汽孔深度160 mm，蒸汽壓力0.4 MPa，通入蒸汽時長8 min。

試驗完成后，對各組試驗前30 min的各測點溫度數(shù)值進行平均處理，并將數(shù)據(jù)繪制成曲線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 出汽孔深度對土壤傳熱的影響

三種出汽孔深度下的各測點前30 min溫度數(shù)據(jù)曲線如圖4所示。

由圖4可知：距離針頭最近的數(shù)列1，在三種不同的出汽孔深度下，各測點均呈現(xiàn)出較穩(wěn)定的溫度值，且均能達到70 ℃以上，只不過出汽孔深度110 mm時各測點溫度比其余兩種深度平均略低5 ℃。在160 mm深度下，除了最上端接近土壤表面處1-1測點溫度低于60 mm深度下的同測點溫度10 ℃外，其余各測點溫度基本相同。

對于數(shù)列2，只有出汽孔深度160 mm下各測點仍表現(xiàn)出和數(shù)列1各深度同樣較穩(wěn)定的溫度值，均保持在92 ℃附近。而60 mm深度下各測點溫度值并沒有表現(xiàn)出和數(shù)列1時相似的規(guī)律，而是呈現(xiàn)出斜率較低的線性下降趨勢，且各測點溫度明顯低于160 mm深度下的溫度值，平均溫度兩者相差20 ℃。對于兩者中間的110 mm深度出汽孔，位于出汽孔水平面以上部位各測點溫度表現(xiàn)較為平穩(wěn)，達到60 ℃，但明顯低于其余兩種深度下的溫度值，而位于出汽孔下方2-4及2-5測點溫度卻突然升高，幾乎與60 mm深度下對應(yīng)的測點溫度相同，但也遠低于160 mm下的各測點溫度值。

距離針頭最遠的數(shù)列3，各出汽孔深度下的各測點溫度均明顯低于數(shù)列1與數(shù)列2的溫度，且對應(yīng)3種出汽孔深度呈現(xiàn)出3種不同的溫度分布曲線關(guān)系，處于160 mm深度下各測點的溫度值總體表現(xiàn)較為穩(wěn)定，平均溫度為70 ℃；對于最上端出汽孔60 mm深度下，各測點溫度仍然呈現(xiàn)出與數(shù)列2時較為一致的線性下降趨勢，且最下方3-5測點出現(xiàn)明顯下降，至最低溫度40℃；而處于中間的110 mm深度下，各測點溫度反而呈現(xiàn)出與160 mm深度相反的溫度分布關(guān)系，且均處于60 ℃以下。

綜上可知針頭出汽孔深度為160 mm時，數(shù)列1、2測點溫度均達到70 ℃以上滿足消毒要求，較遠的數(shù)列3測點平均溫度也在60 ℃以上，因此出汽孔深度設(shè)定160 mm最佳。

2.2 蒸汽輸送時間對土壤傳熱的影響

三種蒸汽輸送時間下的各測點前30 min溫度數(shù)據(jù)曲線如圖5所示。

當(dāng)通入蒸汽時間為最長8 min時，明顯看出數(shù)列2呈現(xiàn)出各測點溫度較高，且分布較一致，均高達90 ℃以上；對于數(shù)列1，除了位于土壤表面的測點1-1溫度略低但也達到78 ℃外，其余各測點仍處于明顯較高的溫度值，均達到90 ℃以上；對于最遠的數(shù)列3，各測點溫度出現(xiàn)明顯的下降，總體平均溫度為64 ℃，且溫度一致性也不如前兩列。

通入蒸汽時間分別為4 min與6 min時，各列的溫度分布曲線基本一致，均明顯低于蒸汽時長8 min下各測點溫度，平均各測點溫度低20 ℃以上。

綜上可知，通入蒸汽時長8 min時，三列測點溫度表現(xiàn)均較為穩(wěn)定，且均明顯高于通入蒸汽時長4 min與6 min的溫度分布情況，且數(shù)列1與數(shù)列2的各測點溫度分布較均勻一致，只有數(shù)列3各測點溫度明顯下降。因此，蒸汽時長設(shè)定為至少8 min，具有最佳的溫度分布效果。

2.3 蒸汽壓力對土壤傳熱的影響

三種蒸汽壓力下的測點前30 min溫度數(shù)據(jù)曲線如圖6所示。

當(dāng)蒸汽壓力為較高的0.4 MPa與0.5 MPa時，對于數(shù)列1與數(shù)列2，處于出汽孔及其以上平面的各測點溫度較一致，且均具有較高溫度，達到78 ℃以上，只不過0.5 MPa壓力的各測點溫度比0.4 MPa壓力的各測點溫度平均高出5 ℃左右，但對于數(shù)列1位于最上端接近土壤表面的測點1-1反而溫度最低；位于出汽孔以下的兩個測點1-5與2-5，蒸汽壓力0.4 MPa時仍呈現(xiàn)出與各列其余測點較一致的溫度值，但對于更高壓力0.5 MPa下的溫度值反而出現(xiàn)明顯遠低于0.4 MPa的溫度值，兩者相差近30 ℃。

當(dāng)蒸汽壓力為0.3 MPa時，數(shù)列1與數(shù)列2上各測點溫度明顯低于0.4 MPa與0.5 MPa壓力下各測點溫度值，將各測點溫度值進行總體平均處理，蒸汽壓力0.3 MPa的溫度值為69 ℃，遠低于蒸汽壓力0.4 MPa的溫度值91 ℃。

對于數(shù)列3，因距針頭水平距離較遠，各測點溫度值低于數(shù)列1和數(shù)列2，除了蒸汽壓力0.4 MPa下各測點保持較一致溫度之外，其余兩種蒸汽壓力各測點溫度值均呈現(xiàn)從上到下線性下降趨勢，只不過蒸汽壓力0.5 MPa下各測點溫度值要高于蒸汽壓力0.3 MPa下的溫度值。

綜上可知，蒸汽壓力0.4 MPa下各測點溫度較均勻一致，且數(shù)列1與數(shù)列2的各測點溫度均達到80 ℃以上，較遠的數(shù)列3各測點平均溫度也能達到65 ℃，可以滿足消毒要求。

2.4 土壤含水率對土壤傳熱的影響

兩種土壤含水率下的測點前30 min溫度數(shù)據(jù)曲線如圖7所示。

數(shù)列1與數(shù)列2在兩種不同的含水率下各測點溫度均較高且較穩(wěn)定一致，位于針頭處的數(shù)列1，在20.4%與30.1%兩種含水率下的各測點溫度基本保持一致，只不過高含水率30.1%的測點溫度比低含水率20.4%的各測點平均溫度高5 ℃左右；對于數(shù)列2，明顯看出兩種不同含水率下的測點溫度分布非常均勻一致，且均在70 ℃以上，但30.1%含水率下的測點溫度明顯高于20.4%含水率的測點溫度，高出15 ℃左右。

對于數(shù)列3，因距離針頭水平距離最遠，各測點溫度值低于數(shù)列1和數(shù)列2，但30.1%含水率下各測點溫度值保持相對穩(wěn)定，平均溫度為65 ℃，而20.4%含水率下，除了3-2測點溫度接近30.1%含水率下該測點溫度外，其余測點溫度皆明顯低于30.1%含水率下的測點溫度，且都在60 ℃以下。

綜上可知，土壤含水率越高，傳熱效果越好。

2.5 溫度隨時間及深度變化規(guī)律

在出汽孔深度160 mm，蒸汽壓力0.4 MPa，通入蒸汽時間8 min試驗參數(shù)條件下，各測點隨時間在60 min內(nèi)的溫度變化情況如圖8所示。

數(shù)列1離針頭非常貼近，所以溫度上升得非?？欤銎滋?-4測點外其余測點在兩分鐘之內(nèi)均可達100 ℃，而1-4測點經(jīng)過時長8 min才達到100 ℃，分析發(fā)生這種現(xiàn)象的原因為Φ16 mm針頭在插入土壤后針頭周圍的土壤會被向外稍微壓緊，加上第1列傳感器組成的數(shù)列棒向下插入時進一步加強該測點處的土壤壓緊，導(dǎo)致該測點處的土壤壓實度較高，蒸汽不易傳輸穿透進入該測點處，致使該點溫度反而最后到達100 ℃。在8 min之后停止輸送蒸汽，各測點溫度開始緩慢下降，但1-1測點溫度下降非?？欤驗楫?dāng)停止輸送蒸汽時，金屬針頭的傳熱速度非?？?，針頭溫度快速下降，使得測點1-1處的熱量通過針頭表面反向吸收在傳輸出去，致使該測點損失較多熱量出現(xiàn)溫度明顯下降趨勢?？偟膩碚f，除1-1測點外，在60 min時其余各測點溫度基本都能保持在80 ℃以上。

數(shù)列2距針頭水平距離50 mm處，所有測點溫度隨時間變化趨勢均較一致，在開始通蒸汽的2 min內(nèi)5個測點全部達到100 ℃，至通汽8 min，均保持在100 ℃附近。當(dāng)停止輸送蒸汽后，所有測點溫度均緩慢的下降，經(jīng)歷30 min時平均溫度下降至88 ℃，在60 min時平均下降至81 ℃，只不過60 min時各點溫度出現(xiàn)最大的差值，即測點2-2與測點2-1相差也只有7 ℃。在30 min時各測點溫度仍保持在80 ℃以上，滿足消毒要求。

數(shù)列3位于離針頭100 mm處，因距針頭較遠，蒸汽在土壤中傳輸需要一定時間，通汽2min時，蒸汽還未傳輸?shù)礁鳒y點，即各測點溫度仍保持原有的土壤內(nèi)環(huán)境溫度，2 min之后各測點溫度才開始逐漸上升，4 min時最上端的測點3-1率先升至93 ℃，6 min時升至100 ℃，各測點按測點3-3→測點3-4→測點3-2在8 min內(nèi)先后達到100 ℃，只有最下端的測點3-5在通蒸汽時間停止前的8 min時才達到62 ℃，可知蒸汽遠離出汽孔處向下傳熱的效果較差。8 min后停止輸送蒸汽，各測點溫度在8～14 min內(nèi)出現(xiàn)快速下降趨勢，平均降至80 ℃，之后出現(xiàn)緩慢下降趨勢，且各測點對應(yīng)各時間點的溫度相差較小，經(jīng)歷時長30 min后，各測點溫度平均下降至65 ℃，但仍達到60 ℃。

綜上可知，數(shù)列組離出汽孔越遠其各測點溫度下降得越快，但三列測點溫度在停止輸送蒸汽的30 min后仍保持在60 ℃以上，滿足消毒要求。

2.6 針盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

由圖9可知，當(dāng)距離針頭水平距離為100 mm時，各測點平均溫度在停止輸送蒸汽后的30 min時為65 ℃，達到消毒要求，故針頭的最大輻射半徑可確定為100 mm。

結(jié)合實際要求消毒生產(chǎn)率為8～10 m²/h，蒸汽量為100～150 kg/h，一次消毒的最佳時間為8 min，則計算得一次消毒面積為1.07 m²。在單根針頭出汽量為2.6 kg/h條件下，將針頭數(shù)目定為49根，成正方形排列并固定在880 mm×880 mm的罩蓋上，兩針頭間距為140 mm，如圖10（a）所示，該設(shè)計可使罩蓋內(nèi)的各層土壤溫度均達到60 ℃以上。為使蒸汽均勻地輸送到每個針頭，采用自制的管路來輸送蒸汽，管路另一側(cè)開有蒸汽輸入孔，如圖10（b）、圖10（c）所示。蒸汽盤三維結(jié)構(gòu)如圖11所示。

3 結(jié)論

本文通過試驗對基質(zhì)土壤在不同出汽孔深度、通入蒸汽時間、蒸汽壓力、土壤含水率條件下的傳熱效果進行了研究。

1） 針頭上出汽孔深度、蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽壓力、蒸汽輸送時間以及土壤含水率均對基質(zhì)土壤傳熱效果存在明顯的影響關(guān)系。確定最佳參數(shù)為出汽孔深度160 mm、蒸汽壓力0.4 MPa、蒸汽輸送時間8 min。

2） 在最佳參數(shù)操作下，距針頭熱源水平半徑50 mm、土壤由表面至深度210 mm區(qū)域范圍內(nèi)均具有較均勻的溫度分布，30 min時的平均溫度保持在90 ℃以上；距針頭水平半徑100 mm處，30 min時的平均溫度仍能達到65 ℃，滿足土壤消毒要求。

3） 本文得出單針頭最佳輻射半徑為100 mm，設(shè)計一種適用于移動式土壤蒸汽消毒機的罩蓋式多針頭蒸汽盤，為土壤蒸汽消毒機工作效率的提升奠定基礎(chǔ)。

參 考 文 獻

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