儲糧通風(fēng)模型及實倉應(yīng)用研究

1、糧食儲藏2017(6)基金項目:國家重點專項(2016YFD0400100，2016YFD0401002)國家糧食公益專項(201513001)國家自然基金項目資助(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)模型及實倉應(yīng)用研究員怡怡王遠成楊開敏尉堯方(山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院250101)摘要在對某糧庫進行實倉通風(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)時糧堆內(nèi)部熱濕耦合傳遞過程進行了數(shù)值求解，得到了溫度和水分變化規(guī)律，并將模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行對比。進一步通過在其他糧庫的應(yīng)用對該模型進行驗證和分析，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、時機進行通風(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)者們進行了大量的研究，馮黎明等開展了糧倉通風(fēng)降溫的試驗研究［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)律進行了數(shù)值模擬［2－5］，為實驗研究提供理論基礎(chǔ)呂宗旺等通過建立實倉物理模型進行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驗臺驗證了

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號倉進行了實測，將模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行對比，驗證該模型的準確性和可行性。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分別為進風(fēng)焓、出風(fēng)焓，kcalkgTw、T0、Ti分別為糧堆內(nèi)部溫度、糧堆進風(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℃時小麥cpw的值采用Viravan

6、ichai［8］給出的值。公式中l(wèi)ls的計算公式由式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進風(fēng)的干球溫度圖4進風(fēng)的相對濕度3結(jié)果與分析31模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)對比分析糧倉通風(fēng)24h后，運用本文自主編寫的程序計算得出溫度、水分含量值，以程序值表示實測數(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