糧食儲存機械通風(fēng)均勻性的研究

栗 楠

天津市糧食儲備有限公司分公司

糧食儲存機械通風(fēng)均勻性的研究

栗 楠

天津市糧食儲備有限公司分公司

農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對于推進我國社會穩(wěn)定，經(jīng)濟發(fā)展有著十分重要的意義，因此，做好糧食儲存機械機械通風(fēng)的研究工作，可以有效保證糧食安全，實現(xiàn)經(jīng)濟的又好又快發(fā)展，基于此，本文分析了糧食儲存機械通風(fēng)均勻性分析研究工作。

糧食儲存；機械通風(fēng)；均勻性

引言

儲糧生態(tài)系統(tǒng)中溫度和水分是糧食安全儲存的主要參數(shù)，干燥和通風(fēng)操作是調(diào)控儲糧溫度和水分的重要方法?？諝馔ㄟ^糧堆時，可以帶走糧堆的熱量和水分而冷卻糧堆和降低其水分。同時，由于摩擦和繞流作用，會產(chǎn)生一個壓力降低(壓損)，每1m糧層的壓損稱為單位長度的通風(fēng)阻力，它是通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機壓力必須克服的流動阻力。對氣流阻力的預(yù)測和計算，是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是衡量通風(fēng)系統(tǒng)是否節(jié)能的關(guān)鍵因素，在過去的幾十年里，科技工作者先后建立了各種不同的通風(fēng)阻力模型，并被應(yīng)用于儲糧通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。

1、糧食機械通風(fēng)加濕原理

倉儲糧堆是由糧食顆粒聚集而成，是一種典型的多孔介質(zhì)，由于糧堆堆積過程中自溜分級、糧粒堆積時具有“自穩(wěn)定性”現(xiàn)象以及深層糧堆重力產(chǎn)生的壓力作用，糧堆內(nèi)部不同區(qū)域的孔隙率不同。使用CFD軟件模擬分析了大型圓筒倉中糧粒非均勻分布時通風(fēng)過程中糧倉內(nèi)部流場的分布規(guī)律。建立了農(nóng)產(chǎn)品在就倉通風(fēng)時倉內(nèi)微氣候動力學(xué)模型。Lukaszuk等采用數(shù)值模擬的方法研究了不同糧食顆粒在不同堆積方式下的通風(fēng)阻力。糧食吸附水分，糧粒內(nèi)水分增高就是糧食的吸濕過程。在一定的溫、濕度條件下，糧食的吸濕量、散濕量相等，糧食的水分含量相對穩(wěn)定，此時的水分稱為這一溫、濕度下的“平衡水分”。此時的相對濕度稱為平衡相對濕度。糧食通風(fēng)加濕就是利用“平衡水分”原理。在實際機械通風(fēng)過程中，首先空氣在糧堆中是流動的，具有與靜止空氣不同的壓力，通常是其動壓比靜止的空氣大，而靜壓比靜止空氣小，因而空氣中水汽靜壓也較小，而空氣是沿糧粒表面運動的，在其它條件相同的情況下，糧粒對空氣中水汽吸附和自身水分的解吸強度主要受水汽靜壓的影響，水汽靜壓減少，糧食吸附水分的強度降低，反之則增大。另一方面，流動空氣與糧食的水分交換沒有靜止空氣中充分。因此可以認為，在流動空氣中，糧食的平衡水分比相同溫濕度條件下靜止空氣中的糧食平衡水分低。對糧食進行加濕的機械通風(fēng)的條件是通風(fēng)輸入空氣的水蒸氣分壓應(yīng)大于糧食平衡水分水蒸氣分壓。

2、CFD數(shù)值模擬及理論分析

2.1 模型建立及相應(yīng)控制方程

本文對多孔介質(zhì)中的溫度場、速度場隨時間變化進行研究分析.多孔介質(zhì)由氣固兩相組成，其中：固相為大米，為非連續(xù)相，以多孔介質(zhì)的形式存在；氣相為空氣，為連續(xù)相.在層流和牛頓流體的多相系統(tǒng)中，通過體積平均方法獲得計算所用的控制方程[連續(xù)性方程：

動量方程(達西定律)

能量守恒方程

式中：ρ為密度；V為體積；下標β代表空氣；C為滲透張力；P為壓強；g為當?shù)刂亓铀俣?；cp為空氣定壓比熱容；λ為導(dǎo)熱系數(shù)；t為時間；T為溫度；μ為黏度系數(shù).式(1)～(3)中所有變量均為體積平均值.基于實驗數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型和理論計算的需要，本文假設(shè)：①實驗對象為多孔介質(zhì)模型且各向同性；②糧倉為木質(zhì)結(jié)構(gòu)并配有隔熱材料，壁面絕熱；③近似在傳熱傳質(zhì)中的應(yīng)用，除了浮升力會產(chǎn)生溫度和濃度梯度的雙重擴散影響之外，密度等可視為常數(shù)；④因為糧食的達西數(shù)為10－8數(shù)量級，因此動量方程適用于達西定律。

2.2 數(shù)值模擬以及與之相關(guān)的分析

依據(jù)《儲糧機械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程》之中的規(guī)定，一般在亞熱帶地區(qū)的糧倉平均溫度同進風(fēng)溫度之間的差應(yīng)該低于3℃之時，就可以停止以降溫為目的進行的通風(fēng)。所以，如果模擬計算時間t=1h之時，那么糧倉的溫度一般就可以實現(xiàn)規(guī)定的要求.因此為了更加直觀地將糧倉內(nèi)的溫度顯示分布表現(xiàn)出來，那么就應(yīng)該Z=0.12m之處橫截而不同時刻的溫度等值線，在模擬開始之時，通過T型熱電偶測得糧倉初始溫度是309℃，而熱線風(fēng)速儀檢測得到的空氣層溫度則為的307℃，通風(fēng)地槽進口溫度為298℃，而其風(fēng)速在0.5m，t=10min時溫度分布情況，這是個手空氣層溫度同糧倉大米層上層溫度大體相同，而糧食層高溫區(qū)域溫度一般會達到307.5℃，而其低溫區(qū)域溫度一般在306℃，其溫度相差保持在1.5℃;這個時候糧食層高溫區(qū)域溫度是304℃，其低溫區(qū)域溫度則是303℃，其溫度之間相差1℃;為t=60min之時溫度分布情況，可以看出這個時候糧食層高溫區(qū)域溫度為301.1℃，低溫區(qū)域溫度為300.5℃，一般來說其溫度之間相差0.6℃。則就可以看出糧倉內(nèi)溫度場分布隨時間的變化情況，冷卻時間逐漸加長，那么糧倉內(nèi)中的溫度也會逐漸越低，溫度梯度也越小，并且比較容易找到溫度高的區(qū)域.而該區(qū)域就是因為通風(fēng)不均勻而導(dǎo)致降溫死角的出現(xiàn).雖然隨著t增加溫度梯度逐漸變小， 但是仍可看出糧倉之中有著較大的溫差，同時其冷卻速率也在慢慢減少，而這這則是因為在長時間風(fēng)機冷卻導(dǎo)致的。

3、結(jié)語

在進行機械通風(fēng)時，應(yīng)該保證風(fēng)溫必須高于糧溫;溫差和空氣濕度較大;空氣的水蒸氣分壓應(yīng)大于糧食平衡水分水蒸氣分壓;選擇合適的通風(fēng)方式;風(fēng)道布置合理;送風(fēng)均勻;合理選用風(fēng)機。這有利于更好地發(fā)揮機械通風(fēng)的作用，提高加濕效率，減少能耗。目前，機械通風(fēng)多為人為控制，很難把握每一次通風(fēng)良機。一旦計算出錯，還有產(chǎn)生結(jié)露、壞糧的危險。因此，應(yīng)用與計算機相結(jié)合的智能機械通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)機械通風(fēng)自動化和智能化是糧食通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展目標。

[1]錢立鵬.糧堆橫向通風(fēng)性能測定與實倉應(yīng)用效果研究[D].河南工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]丁超.儲糧機械通風(fēng)技術(shù)拓展研究[D].南京財經(jīng)大學(xué)，2010.

[3]史鋼強.東北地區(qū)儲糧機械通風(fēng)操作管理[J].糧油食品科技，2009，04：59-63.