土壤消毒領(lǐng)域經(jīng)過多年發(fā)展,已經(jīng)形成較為成熟的應(yīng)用市場。針對化學(xué)、生物等傳統(tǒng)消毒方式已經(jīng)不能滿足目前土壤消毒多元需求的問題,該文聚焦現(xiàn)代土壤消毒的應(yīng)用需求,較為明確的分析了傳統(tǒng)消毒方式的顯著效果及典型缺陷,基于現(xiàn)有研究基礎(chǔ),探索性的提出將射頻制熱消毒技術(shù)應(yīng)用到土壤消毒領(lǐng)域并研制對應(yīng)裝備的設(shè)想。首先,綜合歸納了射頻制熱系統(tǒng)的組成、分類及制熱性能影響因素,并分析了射頻制熱不均性的基本原因;其次,梳理總結(jié)了射頻制熱技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、紡織輕工業(yè)、林業(yè)產(chǎn)品加工、農(nóng)副產(chǎn)品加工等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,并針對農(nóng)副產(chǎn)品的消毒殺菌、干燥解凍等加工的發(fā)展歷程進(jìn)行了重點(diǎn)概述;再次,基于搭建的射頻制熱試驗平臺進(jìn)行的土壤制熱試驗表明:電極結(jié)構(gòu)形式對土壤制熱性能的影響明顯,是制熱不均勻的顯著影響因素;此外,結(jié)合學(xué)者的研究及土壤制熱試驗,從射頻制熱系統(tǒng)自身制熱機(jī)理、土壤自身受熱特性、物料與射頻的匹配等角度深入分析了射頻這種物理制方式的應(yīng)用缺點(diǎn),根本原因及改進(jìn)方法,提出了改善土壤射頻制熱均勻性的建議;最后,針對未來土壤消毒領(lǐng)域的應(yīng)用提出了田間土壤、有機(jī)質(zhì)土壤射頻消毒裝備分開設(shè)計的思路,并基于對射頻制熱在其他領(lǐng)域應(yīng)用缺陷的認(rèn)知,... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2020,36(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

自由振蕩式射頻制熱系統(tǒng)工作原理

電介質(zhì)加熱系統(tǒng)等效原理如圖2所示[18]。射頻制熱過程中，頻率對介電特性的影響用德拜方程來描述[78]。溫度對電介質(zhì)材料的介電特性影響很大，包括極性損耗及電導(dǎo)損耗。當(dāng)交變射頻加載到土壤介質(zhì)上，介質(zhì)中的正負(fù)載流子或偶極子受電場的作用會產(chǎn)生極化，當(dāng)電磁場不斷改變時，介質(zhì)內(nèi)部極化也會改變，若交變電磁場變化過快將導(dǎo)致土壤電介質(zhì)極化速度跟不上而出現(xiàn)極化滯后現(xiàn)象[79]，這種現(xiàn)象為極性損耗；另外，土壤表面的電荷傳導(dǎo)及土壤內(nèi)部電解電離子的離子傳導(dǎo)會導(dǎo)致土壤電介質(zhì)的電傳導(dǎo)損耗[80]。溫度對電介質(zhì)材料的極性有很大影響，一般來講，溫度升高時，分子的熱運(yùn)動加劇，這使得分子沿著電場方向的取向能力減弱，所以氣體極性系數(shù)為負(fù)溫度系數(shù)；但是土壤這類固液混合物電介質(zhì)不同，該電介質(zhì)具有分子間聯(lián)系緊密，分子難以轉(zhuǎn)向，一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的不斷升高，其極性系數(shù)逐漸增大；當(dāng)溫度升高到一定程度，其極性系數(shù)隨著溫度上升而減小[77]。

為了討論射頻制熱電極結(jié)構(gòu)形式對土壤制熱均勻性的影響。作者在實驗室環(huán)境下，搭建了如圖3所示的土壤射頻制熱消毒的原理性試驗平臺，其中的射頻電源、自動匹配器、工控機(jī)、控制柜在工業(yè)系統(tǒng)已有成熟方案，作者將其整合成一套系統(tǒng)，討論影響土壤射頻制熱均勻性最重要的因數(shù)，即射頻制熱的電極結(jié)構(gòu)形式。制熱電極的形式包括“單正-單負(fù)極板”、“單正-雙負(fù)極板”、“雙正-單負(fù)極板”的極板式，“單排正、單排負(fù)極棍電極縱向陣列式”、“單排正、雙排負(fù)極棍電極縱向陣列式”、“雙排正、單排負(fù)極棍電極縱向陣列式”，中間正極板、圓周向負(fù)極板（或中間負(fù)極板、圓周向正極板）的圓桶式，中間正極、圓周向負(fù)極棍陣列（或中間負(fù)極、圓周向正極棍陣列）的棍桶式等方案，圖4給出了部分電極方案試驗圖。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3508422