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用于冬季葡萄根系土壤增温的混合重力热管温度响应及热性能分析
发布时间: 2026-11-02
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
新技术
行业领域：
现代农业
成果介绍
本研究设计并评估了一种新型混合重力热管（Hybrid Gravity Heat Pipe, HGHP），用于冬季葡萄根系土壤增温，旨在通过高效利用浅层地热能，提升寒冷地区农业生产的可持续性。HGHP采用铜材质的蒸发段和冷凝段，以及聚丙烯无规共聚物（PPR）材质的绝热段，替代传统全铜热管（Copper Gravity Heat Pipe, CGHP），以降低成本并保持良好的热传递性能。
通过在宁夏贺兰山东麓葡萄种植区的121天实地试验，研究对比了HGHP和CGHP的温度响应与热性能。结果显示，HGHP在冬季显著提升了葡萄根系土壤温度，平均增温3.08℃，而CGHP的增温效果为4.94℃。尽管HGHP的热传递效率略低于CGHP，但其等温性能良好，且在不同气象条件下表现出稳定的热传递能力。特别是在低温环境下，HGHP能够有效维持土壤温度，为葡萄根系提供适宜的生长条件。
经济分析表明，HGHP的成本相较于CGHP降低了48.39%，主要得益于PPR材料在绝热段的应用，显著减少了铜材料的使用。这一创新不仅降低了材料成本，还简化了加工工艺，使得HGHP在经济性上更具优势，尤其适合在资源有限的农业场
成果亮点
本研究的成果亮点在于提出并验证了一种新型混合重力热管（HGHP）用于冬季葡萄根系土壤增温的创新技术。该技术通过在热管的绝热段使用低成本的聚丙烯无规共聚物（PPR）替代传统铜材料，显著降低了系统成本，同时保持了良好的热传递性能。试验表明，HGHP在冬季可将葡萄根系土壤温度平均提升3.08℃，与全铜热管（CGHP）相比，虽热效率略低，但成本降低了48.39%，展现出显著的经济优势和应用潜力。
此外，HGHP在不同气象条件下表现出稳定的温度响应和良好的等温特性，尤其在低温环境下仍能有效维持土壤温度，为植物生长提供了稳定的热环境。这种混合材料的设计不仅优化了热管的经济性，还为浅层地热能在农业领域的应用提供了可持续的解决方案，具有广泛的推广价值。
团队介绍
本团队由何建国教授担任学术带头人。何教授是该校二级教授、博士生导师，长期致力于食品机械自动化装备研究，主持国家及省部级项目20余项，发表论文100余篇，授权专利20余项，出版专著1部。作为国家级有突出贡献的中青年专家，他入选国家百千万人才工程第三层次，享受国务院政府特殊津贴，并荣获教育部科技进步二等奖、宁夏科技进步二等奖及广东省科技进步一等奖。
团队骨干成员康宁波是宁夏大学正高级实验师、博士、硕士生导师，入选宁夏回族自治区青年科技人才托举工程，主持或参与国家及省部级项目8项，发表论文10余篇，授权专利9项，拥有软件著作权1项，专注于食品机械与农产品保鲜加工研究。
刘贵珊教授是团队核心成员之一，博士生导师，研究方向为农产品加工及贮藏工程，获评宁夏回族自治区科技创新领军人才，担任宁夏食品科学技术协会理事。她主持完成国家及省部级项目15项，发表论文80篇，出版专著2部，授权专利4项，获省部级科技奖励3项。
邓改革博士后在站期间，专注于食品机械装备研究，主持完成省部级项目2项，发表论文7篇，申请专利6项。
成果资料
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