谷物冷卻機(jī)運(yùn)行特性研究

李書營(yíng) ，王明旭，畢紅雪，李永祥

(1.河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450052； 2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450003 )

谷物冷卻機(jī)運(yùn)行特性研究

李書營(yíng)1，2，王明旭1，畢紅雪2，李永祥1

(1.河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450052； 2.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450003 )

以3級(jí)串聯(lián)制冷的CGL85型谷物冷卻機(jī)為對(duì)象，研究環(huán)境溫度、濕度、出風(fēng)溫度、出風(fēng)濕度對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行特性的影響。通過(guò)分析谷物冷卻機(jī)的工作原理，提出了有效制冷量的概念，并指出谷物冷卻機(jī)性能應(yīng)以制冷量衡量，而使用效果應(yīng)以有效制冷量來(lái)衡量，同時(shí)還提出了出風(fēng)參數(shù)設(shè)定原則及參考公式。試驗(yàn)結(jié)果表明，谷物冷卻機(jī)在制冷拐點(diǎn)處出現(xiàn)最大制冷量，偏離制冷拐點(diǎn)越遠(yuǎn)，制冷量越小；因此應(yīng)盡可能讓谷物冷卻機(jī)工作在制冷拐點(diǎn)附近。

谷物冷卻機(jī)；制冷量；運(yùn)行特性；參數(shù)設(shè)定；制冷拐點(diǎn)

我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，我國(guó)的國(guó)情決定了必須構(gòu)建自己的糧食安全儲(chǔ)備體系，而實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)糧的關(guān)鍵設(shè)備——谷物冷卻機(jī)在實(shí)際使用中卻存在著諸多問(wèn)題，比如通風(fēng)時(shí)機(jī)如何選取、出風(fēng)參數(shù)如何設(shè)置等。國(guó)內(nèi)科技工作者雖對(duì)谷物冷卻機(jī)使用[1-3]及其處理量[4-5]進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究；但對(duì)串級(jí)制冷系統(tǒng)運(yùn)行特性還缺乏系統(tǒng)研究，在使用中也缺乏理論作為指導(dǎo)。這就需要對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行深化研究，以優(yōu)化設(shè)計(jì)和指導(dǎo)使用。

1 研究對(duì)象及研究方法

本研究以3級(jí)串聯(lián)制冷的CGL85型谷物冷卻機(jī)為研究對(duì)象，分別對(duì)3臺(tái)機(jī)組的蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)構(gòu)建熱平衡方程，用C語(yǔ)言編程聯(lián)立求解。CGL85型谷物冷卻機(jī)的工作原理如圖1所示，程序構(gòu)架如圖2所示。

圖1 CGL85型谷冷機(jī)工作原理

圖2 程序構(gòu)架

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 環(huán)境溫度對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響

在環(huán)境相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)相對(duì)濕度80%條件下， 送風(fēng)量隨環(huán)境溫度的變化情況見圖3。由圖3可知，送風(fēng)量隨環(huán)境溫度降低而增加；且出風(fēng)溫度越高，增加得越快。

圖3 環(huán)境溫度對(duì)送風(fēng)量的影響

在環(huán)境相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)濕度80%條件下， 制冷量隨環(huán)境溫度的變化情況見圖4。由圖4可知，制冷量隨環(huán)境溫度降低而降低；且出風(fēng)溫度越高，降低得越快。

圖4 環(huán)境溫度對(duì)制冷量的影響

谷物冷卻機(jī)的制冷量一部分用來(lái)凝結(jié)濕空氣中的水分，還有一部分用來(lái)冷卻干空氣，只有后者才有可能被糧食吸收，故將此部分定義為有效制冷量。在環(huán)境相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)濕度80%條件下， 有效制冷量隨環(huán)境溫度的變化情況見圖5。由圖5可知，有效制冷量隨環(huán)境溫度降低而增加；且出風(fēng)溫度越高，增加得越快。

圖5 環(huán)境溫度對(duì)有效制冷量的影響

2.2 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響

在環(huán)境溫度30℃，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)濕度80%條件下，送風(fēng)量隨環(huán)境相對(duì)濕度的變化情況見圖6。由圖6可知，送風(fēng)量隨環(huán)境濕度的增加而減少；且出風(fēng)溫度越高，降低得越快。

圖6 環(huán)境濕度對(duì)送風(fēng)量的影響

在環(huán)境溫度30℃，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)濕度80%條件下， 制冷量隨環(huán)境相對(duì)濕度的變化情況見圖7。由圖7可知，制冷量隨環(huán)境濕度增加而增大；且出風(fēng)溫度越高，增加得越快。

圖7 環(huán)境濕度對(duì)制冷量量的影響

在環(huán)境溫度30℃，出風(fēng)溫度分別為8、13、18℃，出風(fēng)濕度80%條件下， 有效制冷量隨環(huán)境相對(duì)濕度的變化情況見圖8。由圖8可知，有效制冷量隨環(huán)境濕度的增大而減少；且出風(fēng)溫度越高，減少得越快。

圖8 環(huán)境濕度對(duì)有效制冷量量的影響

2.3 出風(fēng)溫度設(shè)定值對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響

在環(huán)境溫度25、27.5、30、32.5℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)濕度設(shè)定值80%，谷物冷卻機(jī)送風(fēng)量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值的變化情況見圖9。由圖9可知，送風(fēng)量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值增加而增加；環(huán)境溫度越低，增加的趨勢(shì)越明顯。

圖9 出風(fēng)溫度設(shè)定值對(duì)送風(fēng)量的影響

在環(huán)境溫度22.5、25、27.5、30、32.5℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值為80%條件下，谷物冷卻機(jī)制冷量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值的變化情況見圖10。由圖10可知，制冷量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值的增加先增加再減少。拐點(diǎn)處設(shè)備實(shí)現(xiàn)最大制冷量，拐點(diǎn)的位置比環(huán)境溫度低11～13℃。因出風(fēng)溫度設(shè)定值增加，送風(fēng)量增加，壓縮機(jī)制冷量增加而濕度調(diào)節(jié)消耗的制冷量也增加，開始前者占主導(dǎo)，但出風(fēng)溫度增加到一定值后后者占主導(dǎo)，故制冷量先增加后減少。

圖10 出風(fēng)溫度設(shè)定值對(duì)制冷量的影響(定溫)

在環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度分別為30%、40%、50%、60%，70%、80%，出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值為80%條件下，谷物冷卻機(jī)制冷量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值的變化情況見圖11。由圖11可知，制冷量隨出風(fēng)溫度的增加先增加而后減少，拐點(diǎn)處制冷量最大，濕度每增加10個(gè)百分點(diǎn)，拐點(diǎn)溫度相應(yīng)提高1.5～2.0℃。

圖11 出風(fēng)溫度設(shè)定值對(duì)制冷量的影響(定濕)

在環(huán)境溫度分別為25、27.5、30、32.5℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)濕度設(shè)定值為80%條件下，有效制冷量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值的變化情況見圖12。由圖12可知，有效制冷量隨出風(fēng)溫度設(shè)定值增加而增加；且環(huán)境溫度越低，增加得越快。

圖12 出風(fēng)溫度設(shè)定值對(duì)有效制冷量的影響

2.4 出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值對(duì)谷物冷卻機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響

在環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度設(shè)定值分別為8、13、18℃條件下， 送風(fēng)量隨出風(fēng)相對(duì)濕度的變化情況見圖13。由圖13可知，送風(fēng)量隨出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值的增加而增加；且出風(fēng)溫度越高，增加的趨勢(shì)越明顯。

圖13 出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值對(duì)送風(fēng)量的影響

在環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度設(shè)定值分別為8、13、18℃條件下， 制冷量隨出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值的變化情況見圖14。由圖14可知，制冷量隨出風(fēng)濕度的增加而增加；且出風(fēng)溫度越高，增加的趨勢(shì)越明顯。

圖14 出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值對(duì)制冷量的影響

在環(huán)境溫度30℃，相對(duì)濕度60%，出風(fēng)溫度設(shè)定值分別為8、13、18℃條件下， 有效制冷量隨出風(fēng)相對(duì)濕度的變化情況見圖15。由圖15可知，有效制冷量隨出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值的增大而增加，且出風(fēng)溫度越高，增加的趨勢(shì)越明顯。

圖15 出風(fēng)相對(duì)濕度設(shè)定值對(duì)有效制冷量的影響

3 結(jié)論

提出了有效制冷量的概念，并指出谷物冷卻機(jī)性能以制冷量衡量，而使用效果以有效制冷量來(lái)衡量。

谷物冷卻機(jī)使用時(shí)機(jī)問(wèn)題上，應(yīng)盡可能的選擇環(huán)境溫濕度較低的環(huán)境進(jìn)行冷卻通風(fēng)。

谷物冷卻機(jī)在制冷拐點(diǎn)處出現(xiàn)最大制冷量。偏離制冷拐點(diǎn)越遠(yuǎn)，制冷量越小。

出風(fēng)參數(shù)設(shè)置原則為盡可能工作在制冷拐點(diǎn)附近，出風(fēng)濕度設(shè)置應(yīng)盡可能的高些，而出風(fēng)溫度設(shè)置可參考下式：

式中，Tout為出風(fēng)溫度設(shè)定值，T0為環(huán)境溫度，X為環(huán)境相對(duì)濕度。

本研究將為綠色儲(chǔ)糧提供理論依據(jù)。

[1] 黃金根,何圣軍,王學(xué)偉,等.空調(diào)控溫與谷物冷卻機(jī)控溫適用性對(duì)比試驗(yàn)[J]. 糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊，2015,31(5)：17-19.

[2] 黃愛(ài)國(guó),王 輝,王若蘭.新型節(jié)能儲(chǔ)藏物冷卻機(jī)散熱控溫效果[J]. 糧食儲(chǔ)藏，2013,42(4)：19-21.

[3] 梅 禹,周永寧,榮群利,等.應(yīng)用谷物冷卻機(jī)控溫技術(shù)確保偏高水分稻谷安全度夏[J]. 糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2014,39(6)：49.

[4] 劉啟航,周全申,宋 丹.谷物冷卻機(jī)在氣候變化條件下處理量的數(shù)值分析[J]. 糧食加工，2008,33(4)：52-55.

[5] 周全申,卞 科.谷物冷卻機(jī)在不同氣候條件下處理能力的數(shù)學(xué)分析[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2003(10):20-21.

(責(zé)任編輯：俞蘭苓)

Operating characteristics of grain refrigerator

LI Shu-ying1，2, WANG Ming-xu1, BI Hong-xue2，LI Yong-xiang1

(1.Henan University of Technology, Zhengzhou 450052, China； 2.Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 450003, China)

The environment temperature,humidity, target temperature and humidity of the air which influence the operating characteristics of 3 stage series grain refrigerator CGL85 were analyzed. The concept of effective refrigerating capacity was put forward and used to measure the using effect of grain refrigerator,and the refrigerating capacity should be used to evaluate the refrigerating property. At the same time, the setting principle and reference formula of wind parameters were also put forward. The experimental results showed that the maximum cooling capacity of grain refrigerator appeared at the inflection point,which was farther away from the inflection point, the refrigerating capacity was smaller. Therefore,the grain refrigerator should work near the inflection point.

grain refrigerator；refrigerating capacity；operating characteristics；parameter setting principles；refrigeration inflection point

2016-10-17；

2017-01-10

河南省科技公關(guān)資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：142102110036)。

李書營(yíng)(1975-)，男，講師，主要從事制冷通風(fēng)方面的研究。

王明旭(1980-)，男，博士，講師，研究方向?yàn)榧Z食儲(chǔ)藏物流裝備。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.02.004

S375

A

1003-6202(2017)02-0016-04