土壤消毒机蒸汽输送装置的结构设计及蒸汽在土壤中传热特性试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国的设施园艺历经40余年的发展，已经初具规模，截止2011年，总栽培面积已经超过400万公顷，居世界首位。设施栽培属于周年性种植，设施大棚内长期处于潮湿、温热的环境下，这种环境促进了土壤中病虫害的繁殖，严重制约了设施栽培的发展，因而必须对设施土壤进行消毒。设施土壤消毒是设施种植中直接影响产量和品质的关键环节，然而国内普遍使用的还是化学熏蒸消毒方法，不符合我国绿色农业发展的需求，而相关土壤蒸汽消毒机械缺乏，自动化程度低，而且国内少有土壤消毒专用的蒸汽发生装置，国外蒸汽发生装置多为大型锅炉，蒸汽量较大，但设备复杂、燃料消耗多、燃料利用率低、价格昂贵，使得单位面积消毒成本远高于化学消毒，不能满足我国现代设施栽培机械化的需求，也无法满足大量设施栽培基地的土壤消毒需求。因此，研制出高效率、易操作、专用的土壤消毒蒸汽发生装置是我国设施栽培发展的迫切需求具有重要的现实意义和广阔。

2. 国内外研究现状分析

国外对土壤蒸汽消毒技术应用较早，尤其是荷兰、丹麦、意大利等设施栽培发达国家，早在19世纪末，意大利就将蒸汽应用于土壤消毒，20世纪中叶，该技术在欧美得到广泛使用，其后韩国、日本也研制出专用于基质消毒的蒸汽消毒机，但随后均被廉价、高效的化学熏蒸剂(主要是嗅甲烷)所取代，嗅甲烷严重破坏臭氧层，根据《哥本哈根修正案》，发达国家己于2005年淘汰使用，发展中国家也将于201 5年全部淘汰，相应的替代物和替代技术一直是各国研究的重点。我国对土壤蒸汽消毒机的研究仅仅有很少的研究应用。

国外蒸汽灭菌机按照牵引方式的不同分为自走式、车上搭载式等多种样式，此外，按照每小时蒸汽蒸发量不同和机重大小的不同，也有各类型号土壤蒸汽灭菌装置，如sb-300型、sb-400型和sb-700型。日本蒸汽灭菌机大体分为两类：一类带蒸汽室，灭菌箱下部为蒸汽室，上部为土壤室；另一类不带蒸汽室，直接把带孔的管子埋在土壤中，向管道内通入蒸汽。

目前国内土壤消毒普遍使用的还是化学土壤消毒方法，不符合我国农业可持续发展要求，我国对土壤蒸汽消毒机械的研究仅有很少的应用。国内曾使用过蒸汽灭菌，对枯萎病、黄萎病、根腐病和根结线虫病等都有很好的防效。但是，由于国内对蒸汽灭菌技术掌握的较少，目前还没有完备的蒸汽灭菌装置。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本课题采用了高效、环保、安全的蒸汽消毒技术代替传统的化学消毒法，先通过搭建实验室土壤蒸汽消毒测试系统，研究蒸汽压力、注射时间、注射深度、针头结构和管路布置等对土壤传热效果的影响，然后对蒸汽输送装置进行结构优化设计，从而保证良好的土壤蒸汽消毒效果。

计划：第1周 收集资料、文献；撰写开题报告。

4. 研究创新点

（1）针对性地采用注射式与罩盖式蒸汽输送方式相结合方法，实现土壤上、中、下全空间蒸汽渗透，大大提高消毒效果。

（2）对针头出气孔防堵塞装置的设计提出了两种可行性方案，将升降机构、伸缩机构和横向移动机构紧凑地结合在一起，消毒作业灵活、高效。