儲糧通風(fēng)模型及實(shí)倉應(yīng)用研究

1、糧食儲藏2017(6)基金項(xiàng)目:國家重點(diǎn)專項(xiàng)(2016YFD0400100，2016YFD0401002)國家糧食公益專項(xiàng)(201513001)國家自然基金項(xiàng)目資助(51276102)通訊地址:檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗殗殗濟(jì)南市臨港開發(fā)區(qū)鳳鳴路糧食儲藏技術(shù)儲糧通風(fēng)模型及實(shí)倉應(yīng)用研究員怡怡王遠(yuǎn)成楊開敏尉堯方(山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院250101)摘要在對某糧庫進(jìn)行實(shí)倉通風(fēng)測試的基礎(chǔ)上，基于局部熱平衡和質(zhì)量平衡原理，建立

2、儲糧就倉通風(fēng)模型，采用Ftran編程對儲糧通風(fēng)時(shí)糧堆內(nèi)部熱濕耦合傳遞過程進(jìn)行了數(shù)值求解，得到了溫度和水分變化規(guī)律，并將模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。進(jìn)一步通過在其他糧庫的應(yīng)用對該模型進(jìn)行驗(yàn)證和分析，其研究結(jié)果對儲糧通風(fēng)具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞通風(fēng)模型Ftran編程實(shí)倉測試數(shù)值模擬由于外界多變的環(huán)境和谷物本身的呼吸作用以及害蟲等的影響，糧堆內(nèi)部出現(xiàn)溫度梯度，從而引起水分的變化，導(dǎo)致局部環(huán)境變化引起霉變，損害糧食的品質(zhì)，由此可見，選擇合適的

3、時(shí)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)是降低糧堆內(nèi)部溫度和水分，保證安全儲糧的重要措施。為了解通風(fēng)過程中糧食溫度和水分的變化規(guī)律，學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究，馮黎明等開展了糧倉通風(fēng)降溫的試驗(yàn)研究［1］，分析了溫度的變化規(guī)律隨著數(shù)值模擬方法的發(fā)展，王遠(yuǎn)成等對圓筒倉和房式倉內(nèi)自然對流對糧堆熱濕傳遞的影響以及溫度和水分變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬［2－5］，為實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)呂宗旺等通過建立實(shí)倉物理模型進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，優(yōu)化了通風(fēng)數(shù)學(xué)模型［6］張曉靜等通過搭建實(shí)驗(yàn)臺驗(yàn)證了

4、程序模擬結(jié)果的可靠性［7］?；谏鲜鲅芯?，為使儲糧通風(fēng)過程預(yù)測和控制可以更加簡便和快捷，本文建立了儲糧就倉通風(fēng)數(shù)學(xué)模型，并采用數(shù)值模擬的方法，模擬在降溫干燥通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部的溫度和水分變化，并在聊城糧庫24號倉進(jìn)行了實(shí)測，將模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性和可行性。1數(shù)學(xué)模型糧食通風(fēng)的過程是冷卻干燥的過程，在通風(fēng)過程中糧粒與周圍空氣進(jìn)行熱濕交換，即多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)過程，建立熱平衡公式、水分平衡公式等來描述糧堆內(nèi)的熱濕傳

5、遞過程。11熱平衡公式根據(jù)局部熱平衡理論，熱平衡公式可以表示為:①其中:ma為空氣的質(zhì)量，kgh△t為時(shí)間增量，hmg為糧層中的小麥質(zhì)量，kgcpw為小麥的比熱值，kcal(kg℃)hi、h0分別為進(jìn)風(fēng)焓、出風(fēng)焓，kcalkgTw、T0、Ti分別為糧堆內(nèi)部溫度、糧堆進(jìn)風(fēng)溫度、糧堆出風(fēng)溫度，℃l為小麥水分中的蒸發(fā)潛熱，kcalkgls為自由水分的蒸發(fā)潛熱，kcal(kgh2o)。Tw在－335℃～218℃時(shí)小麥cpw的值采用Viravan

6、ichai［8］給出的值。公式中l(wèi)ls的計(jì)算公式由式②、③［9］確定:lls=123exp(－040M)②ls=597768－0569837Tw③式中:M是小麥水分，單位是干基百分比。12水分平衡公式根據(jù)質(zhì)量守恒原理，水分平衡公式表示為:8糧食儲藏2017(6)圖3進(jìn)風(fēng)的干球溫度圖4進(jìn)風(fēng)的相對濕度3結(jié)果與分析31模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)對比分析糧倉通風(fēng)24h后，運(yùn)用本文自主編寫的程序計(jì)算得出溫度、水分含量值，以程序值表示實(shí)測數(shù)據(jù)通過溫濕一體化

7、監(jiān)測系統(tǒng)得到，以系統(tǒng)值表示，二者對比結(jié)果如圖5和圖6所示。(a)小麥堆18m處(b)小麥堆31m處圖5通風(fēng)24h小麥堆不同糧層深度的糧溫(a)通風(fēng)12h(b)通風(fēng)24h圖6不同通風(fēng)時(shí)刻小麥堆的水分含量分析圖5可見，在小麥堆高度18m處，通風(fēng)前17h，程序模擬的糧溫比系統(tǒng)監(jiān)測的該水平面處的糧溫高約2℃，之后程序模擬的糧溫降溫顯著，比系統(tǒng)測量值低3℃～4℃。在小麥堆高度31m處，程序模擬的糧溫比系統(tǒng)測量值普遍偏高，偏差約為2℃。分析圖6可見