射频制热技术应用现状及土壤射频消毒展望
发布时间：2021-11-21 00:47
土壤消毒领域经过多年发展,已经形成较为成熟的应用市场。针对化学、生物等传统消毒方式已经不能满足目前土壤消毒多元需求的问题,该文聚焦现代土壤消毒的应用需求,较为明确的分析了传统消毒方式的显著效果及典型缺陷,基于现有研究基础,探索性的提出将射频制热消毒技术应用到土壤消毒领域并研制对应装备的设想。首先,综合归纳了射频制热系统的组成、分类及制热性能影响因素,并分析了射频制热不均性的基本原因;其次,梳理总结了射频制热技术在工业、医疗、纺织轻工业、林业产品加工、农副产品加工等领域的应用现状,并针对农副产品的消毒杀菌、干燥解冻等加工的发展历程进行了重点概述;再次,基于搭建的射频制热试验平台进行的土壤制热试验表明:电极结构形式对土壤制热性能的影响明显,是制热不均匀的显著影响因素;此外,结合学者的研究及土壤制热试验,从射频制热系统自身制热机理、土壤自身受热特性、物料与射频的匹配等角度深入分析了射频这种物理制方式的应用缺点,根本原因及改进方法,提出了改善土壤射频制热均匀性的建议;最后,针对未来土壤消毒领域的应用提出了田间土壤、有机质土壤射频消毒装备分开设计的思路,并基于对射频制热在其他领域应用缺陷的认知,...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
自由振荡式射频制热系统工作原理
电介质加热系统等效原理如图2所示[18]。射频制热过程中，频率对介电特性的影响用德拜方程来描述[78]。温度对电介质材料的介电特性影响很大，包括极性损耗及电导损耗。当交变射频加载到土壤介质上，介质中的正负载流子或偶极子受电场的作用会产生极化，当电磁场不断改变时，介质内部极化也会改变，若交变电磁场变化过快将导致土壤电介质极化速度跟不上而出现极化滞后现象[79]，这种现象为极性损耗；另外，土壤表面的电荷传导及土壤内部电解电离子的离子传导会导致土壤电介质的电传导损耗[80]。温度对电介质材料的极性有很大影响，一般来讲，温度升高时，分子的热运动加剧，这使得分子沿着电场方向的取向能力减弱，所以气体极性系数为负温度系数；但是土壤这类固液混合物电介质不同，该电介质具有分子间联系紧密，分子难以转向，一定的温度范围内，随着温度的不断升高，其极性系数逐渐增大；当温度升高到一定程度，其极性系数随着温度上升而减小[77]。
为了讨论射频制热电极结构形式对土壤制热均匀性的影响。作者在实验室环境下，搭建了如图3所示的土壤射频制热消毒的原理性试验平台，其中的射频电源、自动匹配器、工控机、控制柜在工业系统已有成熟方案，作者将其整合成一套系统，讨论影响土壤射频制热均匀性最重要的因数，即射频制热的电极结构形式。制热电极的形式包括“单正-单负极板”、“单正-双负极板”、“双正-单负极板”的极板式，“单排正、单排负极棍电极纵向阵列式”、“单排正、双排负极棍电极纵向阵列式”、“双排正、单排负极棍电极纵向阵列式”，中间正极板、圆周向负极板（或中间负极板、圆周向正极板）的圆桶式，中间正极、圆周向负极棍阵列（或中间负极、圆周向正极棍阵列）的棍桶式等方案，图4给出了部分电极方案试验图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重、肥胖患者接受超声引导下大隐静脉腔内射频消融闭合日间手术的精细化管理初探[J]. 陈欣,郁正亚,倪如暘. 华西医学. 2020(02)
[2]小颗粒（含粉料）物料射频干燥机设计与分析[J]. 凌铮铮,任广跃,段续,卢映洁,陈曦. 食品与机械. 2019(11)
[3]生物质颗粒燃料火焰消毒旋耕机设计[J]. 翁晓星,施新杭,黄赟,赵晋,林宇钢. 农业工程. 2019(05)
[4]高频焊接塑料专利技术分析[J]. 陈雄,程星光. 广东化工. 2019(04)
[5]土壤射频消毒技术试验[J]. 张学进,金永奎,张玲,薛新宇,蔡晨,秦维彩. 江苏农业科学. 2018(23)
[6]射频预处理对杏果热风干燥特性及营养成分的影响[J]. 刘家璇,彭孟晨,杨雪洁,雷洋,黄小丽,王军. 食品与发酵工业. 2019(03)
[7]基于脉动燃烧技术的土壤消毒蒸汽发生装置设计与试验[J]. 潘四普,周宏平,蒋雪松,陈青,李萍萍. 农业机械学报. 2018(08)
[8]基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验[J]. 谢永康,林雅文,朱广飞,于贤龙,薛令阳,高振江,刘嫣红. 农业工程学报. 2018(05)
[9]移动式土壤旋耕蒸汽消毒机的研制[J]. 汪小旵,李成光,杨振杰,孙国祥,施印炎,赵博. 农业工程学报. 2018(02)
[10]射频技术在核桃贮藏虫害处理中的研究进展[J]. 杨莉玲,张绍英,崔宽波,刘佳,马文强,毛吾兰. 新疆农机化. 2017(06)
博士论文
[1]射频处理对核桃贮藏害虫杀灭效果及核桃品质影响的研究[D]. 杨莉玲.中国农业大学 2019
[2]大豆射频加热过程有限元模拟及均匀性优化研究[D]. 黄智.西北农林科技大学 2018
[3]开心果采后射频杀虫技术及综合利用研究[D]. 令博.西北农林科技大学 2016
本文编号：3508422
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
自由振荡式射频制热系统工作原理
电介质加热系统等效原理如图2所示[18]。射频制热过程中，频率对介电特性的影响用德拜方程来描述[78]。温度对电介质材料的介电特性影响很大，包括极性损耗及电导损耗。当交变射频加载到土壤介质上，介质中的正负载流子或偶极子受电场的作用会产生极化，当电磁场不断改变时，介质内部极化也会改变，若交变电磁场变化过快将导致土壤电介质极化速度跟不上而出现极化滞后现象[79]，这种现象为极性损耗；另外，土壤表面的电荷传导及土壤内部电解电离子的离子传导会导致土壤电介质的电传导损耗[80]。温度对电介质材料的极性有很大影响，一般来讲，温度升高时，分子的热运动加剧，这使得分子沿着电场方向的取向能力减弱，所以气体极性系数为负温度系数；但是土壤这类固液混合物电介质不同，该电介质具有分子间联系紧密，分子难以转向，一定的温度范围内，随着温度的不断升高，其极性系数逐渐增大；当温度升高到一定程度，其极性系数随着温度上升而减小[77]。
为了讨论射频制热电极结构形式对土壤制热均匀性的影响。作者在实验室环境下，搭建了如图3所示的土壤射频制热消毒的原理性试验平台，其中的射频电源、自动匹配器、工控机、控制柜在工业系统已有成熟方案，作者将其整合成一套系统，讨论影响土壤射频制热均匀性最重要的因数，即射频制热的电极结构形式。制热电极的形式包括“单正-单负极板”、“单正-双负极板”、“双正-单负极板”的极板式，“单排正、单排负极棍电极纵向阵列式”、“单排正、双排负极棍电极纵向阵列式”、“双排正、单排负极棍电极纵向阵列式”，中间正极板、圆周向负极板（或中间负极板、圆周向正极板）的圆桶式，中间正极、圆周向负极棍阵列（或中间负极、圆周向正极棍阵列）的棍桶式等方案，图4给出了部分电极方案试验图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重、肥胖患者接受超声引导下大隐静脉腔内射频消融闭合日间手术的精细化管理初探[J]. 陈欣,郁正亚,倪如暘. 华西医学. 2020(02)
[2]小颗粒（含粉料）物料射频干燥机设计与分析[J]. 凌铮铮,任广跃,段续,卢映洁,陈曦. 食品与机械. 2019(11)
[3]生物质颗粒燃料火焰消毒旋耕机设计[J]. 翁晓星,施新杭,黄赟,赵晋,林宇钢. 农业工程. 2019(05)
[4]高频焊接塑料专利技术分析[J]. 陈雄,程星光. 广东化工. 2019(04)
[5]土壤射频消毒技术试验[J]. 张学进,金永奎,张玲,薛新宇,蔡晨,秦维彩. 江苏农业科学. 2018(23)
[6]射频预处理对杏果热风干燥特性及营养成分的影响[J]. 刘家璇,彭孟晨,杨雪洁,雷洋,黄小丽,王军. 食品与发酵工业. 2019(03)
[7]基于脉动燃烧技术的土壤消毒蒸汽发生装置设计与试验[J]. 潘四普,周宏平,蒋雪松,陈青,李萍萍. 农业机械学报. 2018(08)
[8]基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验[J]. 谢永康,林雅文,朱广飞,于贤龙,薛令阳,高振江,刘嫣红. 农业工程学报. 2018(05)
[9]移动式土壤旋耕蒸汽消毒机的研制[J]. 汪小旵,李成光,杨振杰,孙国祥,施印炎,赵博. 农业工程学报. 2018(02)
[10]射频技术在核桃贮藏虫害处理中的研究进展[J]. 杨莉玲,张绍英,崔宽波,刘佳,马文强,毛吾兰. 新疆农机化. 2017(06)
博士论文
[1]射频处理对核桃贮藏害虫杀灭效果及核桃品质影响的研究[D]. 杨莉玲.中国农业大学 2019
[2]大豆射频加热过程有限元模拟及均匀性优化研究[D]. 黄智.西北农林科技大学 2018
[3]开心果采后射频杀虫技术及综合利用研究[D]. 令博.西北农林科技大学 2016
本文编号：3508422
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