27 m跨度平房倉稻谷橫向通風(fēng)系統(tǒng)試驗(yàn)研究

馬春云，曹 陽

（沈陽師范大學(xué)，遼寧沈陽 110034；國家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037）

27 m跨度平房倉稻谷橫向通風(fēng)系統(tǒng)試驗(yàn)研究

馬春云1，曹 陽2

（沈陽師范大學(xué)，遼寧沈陽 110034；國家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037）

為了研究橫向通風(fēng)技術(shù)在27 m跨度高大平方倉應(yīng)用可行性，利用倉房安裝的橫向通風(fēng)系統(tǒng)和糧堆內(nèi)部靜壓測試管，測試了晚秈稻平房倉橫向通風(fēng)系統(tǒng)的流體特性參數(shù)，獲得了橫向通風(fēng)晚秈稻糧堆的糧層阻力和設(shè)施阻力計(jì)算公式，試驗(yàn)表明稻谷倉橫向通風(fēng)具有良好的通風(fēng)均勻性，在適用的單位通風(fēng)量范圍，系統(tǒng)總阻力在1 400 Pa以內(nèi)，因此橫向通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用于27 m跨度的稻谷倉是可行的，為完善橫向通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

平房倉；橫向通風(fēng)；糧層阻力；設(shè)施阻力；稻谷糧堆

我國對機(jī)械通風(fēng)儲(chǔ)糧技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，歷經(jīng)數(shù)十年研究，在糧倉機(jī)械通風(fēng)技術(shù)和裝備方面取得很大成就和進(jìn)展，使儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)成為糧倉必配的技術(shù)裝備，但目前普遍采用的豎向通風(fēng)系統(tǒng)依然存在諸多弊端，因此改進(jìn)糧倉通風(fēng)系統(tǒng)，提高裝備能源利用率，仍然是儲(chǔ)糧工作面臨的主要問題［1］。

平房倉儲(chǔ)糧橫向通風(fēng)技術(shù)是針對現(xiàn)有儲(chǔ)糧豎向通風(fēng)系統(tǒng)不足研發(fā)出的一種全新的通風(fēng)方式［2］，與豎向通風(fēng)技術(shù)相比具有氣流途徑比小、通風(fēng)效率高、均勻性好等優(yōu)勢，同時(shí)能顯著提高平房倉進(jìn)出糧機(jī)械化程度和效率，它不但是儲(chǔ)糧通風(fēng)方式的一次變革，也將對房式倉糧食進(jìn)出倉和收儲(chǔ)工藝技術(shù)帶來革命性的影響［3］，正在全國逐步推廣和應(yīng)用。

目前18 m跨度的平房倉稻谷橫向通風(fēng)系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)表明，糧堆的單位糧層阻力小于豎向通風(fēng)系統(tǒng)［4］，在實(shí)用單位通風(fēng)量時(shí)，橫向通風(fēng)阻力不大于1 000 Pa，證明了糧堆橫向通風(fēng)均勻性好的特點(diǎn)。但是目前尚缺乏大跨度的稻谷平房倉實(shí)倉測試數(shù)據(jù)，因此，在2015年11月4日至6日，本研究組在安徽現(xiàn)代糧食物流中心庫開展了27 m跨度平房倉儲(chǔ)存稻谷橫向通風(fēng)流體性能試驗(yàn)，取得了理想的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉房

安徽現(xiàn)代糧食物流中心庫37號(hào)高大平房倉，倉房內(nèi)部凈尺寸為長41.54 m，寬27 m，糧堆高5.78 m。倉房內(nèi)安裝一套橫向通風(fēng)系統(tǒng)，糧堆表面用PA／PE五層共擠尼龍薄膜做單面密封。

1.2 供試糧食

試驗(yàn)糧種為晚秈稻，基本情況如表1。

表1 供試糧食基本情況

1.3 試驗(yàn)設(shè)施和設(shè)備

1.3.1 橫向通風(fēng)道布置形式

南北兩側(cè)檐墻內(nèi)壁上各設(shè)置一組風(fēng)道，橫向通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道布置如圖1所示。

圖1 通風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式示意圖

倉房兩側(cè)檐墻底部各3個(gè)風(fēng)口，直徑為500 mm；主風(fēng)道分置于倉房兩側(cè)檐墻上部糧面薄膜下30 cm處；支風(fēng)道固定于檐墻兩側(cè)內(nèi)壁布置位置如圖1所示，倉門兩側(cè)支風(fēng)道間距為2.4 m，均勻分布，跨倉門支風(fēng)道間隔為4.6 m，兩端支風(fēng)道離山墻約1 m，通風(fēng)途徑比為1.09。

1.3.2 試驗(yàn)通風(fēng)設(shè)備

采用3臺(tái)上海興益風(fēng)機(jī)電器有限公司生產(chǎn)的離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為L4－72－6C，功率7.5 kW，額定風(fēng)壓1 760～1 116 Pa，額定風(fēng)量8 288～16 578 m3／h，轉(zhuǎn)速：1 800 r／min。

每臺(tái)風(fēng)機(jī)通過直徑400 mmPVC硬管與倉房檐墻底部通風(fēng)口連接，每臺(tái)風(fēng)機(jī)連接一臺(tái)河南未來機(jī)電工程有限公司生產(chǎn)的7.5 kW變頻器。

1.4 測試儀器

為獲得準(zhǔn)確的通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)，采用表2所列測試儀器，其中靜壓檢測管事先預(yù)埋入糧堆和風(fēng)道內(nèi)的各個(gè)測試點(diǎn)位置。

表2 通風(fēng)測試儀器

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 測點(diǎn)布置

1.5.1.1 通風(fēng)口處測試點(diǎn)

風(fēng)機(jī)與倉房連接示意圖如圖2所示，直徑為400 mm標(biāo)準(zhǔn)測試管在離進(jìn)風(fēng)口一端2.5 m截面的水平和垂直方向各開1個(gè)?12 mm（A1、A2）的測孔，在該截面處采用等面積分環(huán)法共設(shè)12個(gè)測點(diǎn)。

1.5.1.2 糧堆內(nèi)部測試點(diǎn)

圖2 橫向通風(fēng)倉房風(fēng)機(jī)連接示意圖

圖3 糧堆測壓點(diǎn)平面布置示意圖

倉內(nèi)靜壓測試點(diǎn)布置方式及編號(hào)順序如圖3所示，將27 m跨度從南到北分為3個(gè)截面，南北截面距南北檐墻1 m，中間截面位于糧堆27 m跨度正中間。每個(gè)截面從上到下分3層，分別距離糧面0.3 m、3 m和5 m。每層各設(shè)11個(gè)測點(diǎn)，南北兩側(cè)4個(gè)測點(diǎn)，兩端距東西檐墻1 m，其余各點(diǎn)間距13.33 m；中間3個(gè)測點(diǎn)，兩端距東西檐墻7.67 m，測點(diǎn)間距13.33 m。

糧食入倉到預(yù)定裝糧線高度后，按照圖3所示，根據(jù)測試點(diǎn)深度布置不同長度的插入式畢托管，畢托管尾部與耐壓軟管相連，將耐壓軟管引到預(yù)定的檢測位置，穿過糧堆表面的密封薄膜，連接到針型截止閥上。所有的畢托管布置好后，糧堆表面用PA／PE五層共擠尼龍薄膜壓入氣調(diào)專用槽管，形成單面密封。密封后檢測氣密性，－300 Pa到～150 Pa的半衰期為44 s。

1.5.2 測試內(nèi)容及方法

測試內(nèi)容及方法同稻谷平房倉儲(chǔ)藏的橫向通風(fēng)技術(shù)工藝研究中橫向通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)的測定［3］。

2 結(jié)果與分析

2.1 27 m跨度稻谷倉橫向通風(fēng)的風(fēng)機(jī)測試

在橫向通風(fēng)過程中，三臺(tái)離心風(fēng)機(jī)所獲得的測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 不同工況下離心風(fēng)機(jī)的測試數(shù)據(jù)及結(jié)果

三臺(tái)風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量的相對偏差為12%。三臺(tái)風(fēng)機(jī)最大全壓的相對偏差為6%。

三臺(tái)風(fēng)機(jī)頻率為50 Hz時(shí)輸出功率分別為：

Ny1＝2.69 kW，Ny2＝2.39 kW，Ny3＝2.25 kW

如果風(fēng)機(jī)效率按照70%，傳動(dòng)效率按照95%，電機(jī)儲(chǔ)備系數(shù)按照1.2計(jì)算，風(fēng)機(jī)應(yīng)配電機(jī)為：N1＝4.8 kW，N2＝4.3 kW，N3＝4.1 kW。

因此，27米橫向通風(fēng)系統(tǒng)的平房倉，風(fēng)機(jī)配備5.5 kW的電機(jī)即可滿足需要。

2.2 27 cm跨度稻谷倉橫向通風(fēng)系統(tǒng)流體測試

為了消除三臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的差異對系統(tǒng)風(fēng)量的影響，把風(fēng)機(jī)的平均風(fēng)量作為通風(fēng)口風(fēng)量，系統(tǒng)總風(fēng)量采用各通風(fēng)口平均風(fēng)量之和，對應(yīng)的系統(tǒng)流體性能參數(shù)測試處理結(jié)果見表4。

表4 不同工況下的阻力數(shù)據(jù)

從表4可知，27米跨度晚秈稻平房倉橫向通風(fēng)單位通風(fēng)量4.65 m3／t·h時(shí)，系統(tǒng)總阻力為1 379 Pa，通風(fēng)單位通風(fēng)量4 m3／t·h時(shí)，系統(tǒng)總阻力小于1 100 Pa，即在常用橫向通風(fēng)單位通風(fēng)量5 m3／t·h左右時(shí)，系統(tǒng)阻力不大于1 400 Pa。

2.3 27 m跨度稻谷倉橫向通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)阻力特性曲線

根據(jù)表4數(shù)據(jù)做出的平均風(fēng)量與系統(tǒng)阻力、糧堆阻力和設(shè)施阻力的特性曲線如圖4所示。

圖4 進(jìn)口平均風(fēng)量與各項(xiàng)阻力特性曲線

通過圖4可以得出：稻谷實(shí)倉橫向通風(fēng)的系統(tǒng)阻力、糧堆阻力和設(shè)施阻力均隨風(fēng)機(jī)的平均通風(fēng)量增加而增加，其中設(shè)施總阻力為系統(tǒng)總阻力的23%～45%，糧堆總阻力為系統(tǒng)總阻力的55%～77%，

糧堆阻力、設(shè)施阻力和系統(tǒng)總阻力都可以采用冪函數(shù)準(zhǔn)確描述，其曲線擬合的決定系數(shù)均大于0.995。通風(fēng)口平均風(fēng)量與各阻力冪函數(shù)關(guān)系為：

H系統(tǒng)＝660.41×Q1.3224，H糧堆＝441.01×Q1.0434，H設(shè)施＝210.39×Q1.9113，

式中：H系統(tǒng)—橫向通風(fēng)系統(tǒng)總阻力，Pa；H糧堆—橫向通風(fēng)系統(tǒng)糧堆總阻力，Pa；H設(shè)施—橫向通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)施總阻力，Pa；Q—通風(fēng)口平均風(fēng)量，m3／s。

2.4 糧堆表觀風(fēng)速與單位糧層阻力的關(guān)系

根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)做出糧堆表觀風(fēng)速與單位糧層阻力的關(guān)系如圖5所示。

圖5 27 m跨稻谷倉橫向通風(fēng)糧堆表觀風(fēng)速與單位糧層阻力的關(guān)系

由圖5看出27 m跨度稻谷倉橫向通風(fēng)時(shí)，單位糧層阻力隨著糧堆表觀風(fēng)速的增加而增大，其冪函數(shù)關(guān)系為：

式中：

H單位糧層—單位糧層阻力，Pa；V—表觀風(fēng)速，m／s。

2.5 糧堆內(nèi)部靜壓分布

風(fēng)機(jī)在50 Hz通風(fēng)工況下，糧堆內(nèi)部各測點(diǎn)的靜壓測試數(shù)據(jù)見表5。

表5 50 Hz糧堆內(nèi)部靜壓測試數(shù)據(jù) Pa

根據(jù)表5的測試數(shù)據(jù)做出靜壓分布如圖6。

圖6 27 m跨稻谷倉橫向通風(fēng)在50 Hz通風(fēng)工況下的靜壓分布

可見，各截面上中下的靜壓基本位于一條水平線上，表面同一截面靜壓分布基本均勻，其三個(gè)截面的通風(fēng)均勻度分別為：

式中：Jp為糧堆通風(fēng)均勻度（%），其值越接近與100%均勻度越好。

Cp為糧堆靜壓的變異系數(shù)，即測壓點(diǎn)的壓力標(biāo)準(zhǔn)差與平均壓力的比值，反映了各檢測點(diǎn)壓力與平均壓力的離散程度的相對大小，值越小均勻性越好。

Sp為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，與樣本均值量綱相同。反映了樣本離散程度的相對大小，在此為所有檢測點(diǎn)靜壓的標(biāo)準(zhǔn)差：測試數(shù)據(jù)表明：風(fēng)機(jī)的輸出功率均在2.5 kW左右，而該試驗(yàn)所用風(fēng)機(jī)的額定功率為7.5 kW，輸出功率與配備功率之比為33%，說明風(fēng)機(jī)不在高效區(qū)工作，會(huì)造成能耗增大的問題。按照實(shí)際測試結(jié)果，27m跨度橫向通風(fēng)系統(tǒng)只需配備5.5 kW的電機(jī)即可，因此建議選用配套的橫向通風(fēng)專用風(fēng)機(jī)，達(dá)到減損降耗得目的。

晚秈稻的單位糧層阻力可采用冪函數(shù)公式H單位糧層＝1 662.9×V1.0434進(jìn)行計(jì)算，主風(fēng)道布置于糧面下的橫向通風(fēng)裝置的設(shè)施阻力可以采用冪函數(shù)公式H設(shè)施＝210.39×Q1.9113計(jì)算。

27 m跨度稻谷倉三個(gè)橫向通風(fēng)截面的通風(fēng)均勻度在98%～99%之間，表明糧堆內(nèi)氣流風(fēng)速或風(fēng)量分布十分均勻，具有良好的通風(fēng)均勻性，可以保證良好的通風(fēng)效果，并且在常用單位通風(fēng)量范圍，系統(tǒng)總阻力在1 400 Pa以內(nèi)，因此橫向通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用于27 m跨度的稻谷倉是可行的。

式中：pp為任一檢測點(diǎn)的靜壓實(shí)測值（Pa），

i為檢測點(diǎn)的序號(hào)，i＝1，2，3……n，

為所有測點(diǎn)靜壓的平均值（℃），

n為檢測點(diǎn)總數(shù)量（個(gè)）。

由計(jì)算可知三個(gè)截面的通風(fēng)均勻度均在98%～99%之間。說明通風(fēng)均勻性良好。

3 結(jié)論

對27 m跨度稻谷倉橫向通風(fēng)三臺(tái)離心風(fēng)機(jī)的

［1］吳子丹.綠色生態(tài)低碳儲(chǔ)糧新技術(shù)［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2011：269－270.

［2］曹陽，魏雷，趙小津，等.糧倉橫向通風(fēng)方法及其系統(tǒng)［P］.中國專利：200910085093，2009.

［3］趙會(huì)義，張宏宇，李福君，曹陽，等.我國儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)發(fā)展［J］.北京：糧油食品科技，2015，23（06）：4－10.

［4］祝祥坤，石天玉，馬春云，等.稻谷平房倉儲(chǔ)藏的橫向通風(fēng)技術(shù)工藝研究［J］.糧油食品科技，2015，23（06）：33－37.

［5］LS／T 1202－2002，儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程［S］.北京.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2002：17－23.

［6］曹陽，魏雷，趙會(huì)義，等.我國綠色儲(chǔ)糧技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.糧油食品科技，2015，23（06）：11－14.

Study on transverse ventilation system in 27 meters wide warehouse for paddy

MA Chun－yun1，CAO Yang2
（1.Shenyang Normal University，Shenyang Liaoning 110034；2.Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037）

In order to research the feasibility of the application of transverse ventilation in 27 meters wide paddy warehouse，the fluid characteristic parameters were measured by a set of transverse ventilation system installed in the paddy warehouse and some static pressure tubes in the paddy heap.The calculating formula of unit profile resistance and facilities resistance was acquired.The result indicated that transverse ventilation was of good uniformity，in the applicable range of unit ventilation quantity the total systemic resistance was within 1 400 Pa，which indicated that the scheme of transverse ventilation was feasible to 27 meters wide paddy warehouse，which laid a foundation for improving the design and application of transverse ventilation system technology.

warehouse；transverse ventilation；profile resistance；facilities resistance；paddy heap

TS 210.1

A

1007－7561（2017）01－0080－05

2016－05－23

馬春云，1991出生，女，碩士生.

曹陽，1958年出生，男，教授.