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连作障碍已逐渐成为制约我国设施园艺土壤资源持续高效利用的瓶颈,土壤蒸汽消毒是解决连作障碍的有效手段。现阶段土壤蒸汽消毒设备大都通过燃煤、燃油锅炉直燃加热方式提供蒸汽,存在入棚难、作业效率低,污染物排放高等问题,无法满足我国设施园艺土壤消毒的作业需求。为解决这一难题,本文研制了基于脉动燃烧技术的土壤蒸汽消毒机,重点研究了土壤蒸汽消毒装置,包括蒸汽发生装置、挂接机构以及蒸汽盘,具体研究内容及结论如下:（1）土壤蒸汽消毒机结构设计研究（1）土壤蒸汽消毒机结构设计土壤蒸汽消毒机由蒸汽发生装置、挂接机构、蒸汽盘、行走机构4部分组成,其中蒸汽发生装置、挂接机构、蒸汽盘被统称为土壤蒸汽消毒装置。创新采用脉动燃烧器为蒸汽发生装置热源,多组、并联脉动燃烧器协同供热,以履带底盘提供行走动力,以罩盖式蒸汽盘为消毒机构。（2）蒸汽发生装置结构设计蒸汽发生装置采用卧式结构,由脉动燃烧器和筒体组件2部分组成。脉动燃烧器采用Helmholtz型脉动燃烧器形式。根据瑞利准则及经验公式,设计了双化油器脉动燃烧器。喉管呈“Y”形,2个支管夹角为90°,每个支管分别连接一个化油器。燃烧室呈圆柱形,内径0.08 m,长度0.16 m。尾管采用螺旋形弯管形式,单根尾管内径0.02 m。去耦室内壁焊接翅片,外壁焊接不锈钢角钢。（3）脉动燃烧器性能试验对本文所设计的脉动燃烧器进行了性能试验,结果表明:本文所设计的脉动燃烧器在空气中及水中均具有良好的启动性及工作稳定性。在空气中频率保持在90.80 Hz～90.89 Hz之间,平均频率90.86 Hz,极差为0.09 Hz,标准差为0.03 Hz。在水中频率保持在87.27Hz～87.81 Hz之间,平均频率为87.51 Hz,极差为0.54 Hz,标准差为0.16Hz。脉动燃烧器功率为26.8 k W。（4）蒸汽发生装置性能试验对本文所设计的蒸汽发生装置进行了性能试验,结果表明:额定出力下蒸汽产量150kg/h,燃油消耗量9.7 kg/h,蒸汽压力0.6 MPa,饱和蒸汽湿度3%,尾气温度108℃,尾气过量空气系数1.026,功率110.8 k W,热效率95.5%;非额定出力下蒸汽产量152 kg/h,燃油消耗量9.8 kg/h,蒸汽压力0.59 MPa,饱和蒸汽湿度3%,尾气温度102℃,尾气过量空气系数1.037,功率112.3 k W,热效率95.8%。（2）蒸汽发生装置内部水域温度场重建在蒸汽发生装置z方向上设置了5个温度测试平面,每个平面上布置了16个温度测点,记录了蒸汽发生在从开始工作到稳定工况时内部水域的温度变化过程。根据自然邻点插值算法,对蒸汽发生装置内部水域温度场进行了重建。在第35 min时,蒸汽发生装置内部大部分水域已接近饱和温度。（3）脉动燃烧器温升特性研究对脉动燃烧器在不同油门开度条件下的温升过程进行拟合分析,得出Boltzmann方法最符合实际情况,5种油门开度条件下拟合R~2都大于0.9997。将各个时刻下拟合温度与实测温度进行比较,得出各个时刻的绝对误差不超过5.2℃,相对误差不超过2.2%。以燃烧室中心横截面上的空气温度场为研究对象进行数值模拟,将拟合得到的温升规律作为边界条件,通过UDF接口添加到计算模型中,对边界条件的准确性进行了验证。在所有油门开度条件下,各测点的模拟温度呈“S”型增长趋势,在一定时间段后呈稳定状态,温度不再变化。a组、b组、c组的最大相对误差分别是18.04%、18.17%、16.59%,最小相对误差为0.01%,不大于0.27%,各组的平均相对误差范围为2.68%～5.54%。（4）蒸汽发生装置结构优化研究以四台脉动燃烧器之间的相互位置关系为蒸汽发生装置结构优化参数,并对其范围进行确定。将优化参数范围进行网格划分,得到了12组不同结构的计算模型。根据数值模拟计算结果,12组计算模型内部水域平均温度从室温升至相应饱和温度平均所需时间为422.62 s,i组所用时间最短,为407.1 s,比平均时间快了15.52 s,k组所用时间最长,为438.1s,比平均时间慢了8.22 s。Ⅰ号脉动燃烧器位于i节点时,蒸汽发生装置蒸汽产出等待时间最短,此时为最优化结构。结构优化后,蒸汽产出等待时间由原来的38 min缩减为34 min,缩减了10.53%。（5）土壤蒸汽消毒机田间试验研究对本文所设计的土壤蒸汽消毒机进行了田间试验,结果表明:各温度测点温度变化趋势大致相同,短时间内温度迅速上升,随后缓慢下降。对于单层孔针头组,5个测点温度下降速度由大至小分别为:25 cm>5 cm>20 cm>10 cm>15 cm,对于双层孔针头组,5个测点温度下降速度由大至小分别为:25 cm>20 cm>5 cm>15 cm>10 cm。通蒸汽时间相同情况下,双层孔针头组的平均温度在同一温度范围所维持的时间均大于单层孔针头组。对比6种典型土传病虫害的致病菌（虫）及其致死条件,本文所研制的土壤蒸汽消毒机达到设计指标,消毒效果满足设计要求。