粮食储存机械通风均匀性的研究

栗 楠

天津市粮食储备有限公司分公司

粮食储存机械通风均匀性的研究

栗 楠

天津市粮食储备有限公司分公司

农业是我国的基础产业，对于推进我国社会稳定，经济发展有着十分重要的意义，因此，做好粮食储存机械机械通风的研究工作，可以有效保证粮食安全，实现经济的又好又快发展，基于此，本文分析了粮食储存机械通风均匀性分析研究工作。

粮食储存；机械通风；均匀性

引言

储粮生态系统中温度和水分是粮食安全储存的主要参数，干燥和通风操作是调控储粮温度和水分的重要方法。空气通过粮堆时，可以带走粮堆的热量和水分而冷却粮堆和降低其水分。同时，由于摩擦和绕流作用，会产生一个压力降低(压损)，每1m粮层的压损称为单位长度的通风阻力，它是通风系统中风机压力必须克服的流动阻力。对气流阻力的预测和计算，是通风系统设计的基础，也是衡量通风系统是否节能的关键因素，在过去的几十年里，科技工作者先后建立了各种不同的通风阻力模型，并被应用于储粮通风系统的设计和优化。

1、粮食机械通风加湿原理

仓储粮堆是由粮食颗粒聚集而成，是一种典型的多孔介质，由于粮堆堆积过程中自溜分级、粮粒堆积时具有“自稳定性”现象以及深层粮堆重力产生的压力作用，粮堆内部不同区域的孔隙率不同。使用CFD软件模拟分析了大型圆筒仓中粮粒非均匀分布时通风过程中粮仓内部流场的分布规律。建立了农产品在就仓通风时仓内微气候动力学模型。Lukaszuk等采用数值模拟的方法研究了不同粮食颗粒在不同堆积方式下的通风阻力。粮食吸附水分，粮粒内水分增高就是粮食的吸湿过程。在一定的温、湿度条件下，粮食的吸湿量、散湿量相等，粮食的水分含量相对稳定，此时的水分称为这一温、湿度下的“平衡水分”。此时的相对湿度称为平衡相对湿度。粮食通风加湿就是利用“平衡水分”原理。在实际机械通风过程中，首先空气在粮堆中是流动的，具有与静止空气不同的压力，通常是其动压比静止的空气大，而静压比静止空气小，因而空气中水汽静压也较小，而空气是沿粮粒表面运动的，在其它条件相同的情况下，粮粒对空气中水汽吸附和自身水分的解吸强度主要受水汽静压的影响，水汽静压减少，粮食吸附水分的强度降低，反之则增大。另一方面，流动空气与粮食的水分交换没有静止空气中充分。因此可以认为，在流动空气中，粮食的平衡水分比相同温湿度条件下静止空气中的粮食平衡水分低。对粮食进行加湿的机械通风的条件是通风输入空气的水蒸气分压应大于粮食平衡水分水蒸气分压。

2、CFD数值模拟及理论分析

2.1 模型建立及相应控制方程

本文对多孔介质中的温度场、速度场随时间变化进行研究分析.多孔介质由气固两相组成，其中：固相为大米，为非连续相，以多孔介质的形式存在；气相为空气，为连续相.在层流和牛顿流体的多相系统中，通过体积平均方法获得计算所用的控制方程[连续性方程：

动量方程(达西定律)

能量守恒方程

式中：ρ为密度；V为体积；下标β代表空气；C为渗透张力；P为压强；g为当地重力加速度；cp为空气定压比热容；λ为导热系数；t为时间；T为温度；μ为黏度系数.式(1)～(3)中所有变量均为体积平均值.基于实验数据建立数学模型和理论计算的需要，本文假设：①实验对象为多孔介质模型且各向同性；②粮仓为木质结构并配有隔热材料，壁面绝热；③近似在传热传质中的应用，除了浮升力会产生温度和浓度梯度的双重扩散影响之外，密度等可视为常数；④因为粮食的达西数为10－8数量级，因此动量方程适用于达西定律。

2.2 数值模拟以及与之相关的分析

依据《储粮机械通风技术规程》之中的规定，一般在亚热带地区的粮仓平均温度同进风温度之间的差应该低于3℃之时，就可以停止以降温为目的进行的通风。所以，如果模拟计算时间t=1h之时，那么粮仓的温度一般就可以实现规定的要求.因此为了更加直观地将粮仓内的温度显示分布表现出来，那么就应该Z=0.12m之处横截而不同时刻的温度等值线，在模拟开始之时，通过T型热电偶测得粮仓初始温度是309℃，而热线风速仪检测得到的空气层温度则为的307℃，通风地槽进口温度为298℃，而其风速在0.5m，t=10min时温度分布情况，这是个手空气层温度同粮仓大米层上层温度大体相同，而粮食层高温区域温度一般会达到307.5℃，而其低温区域温度一般在306℃，其温度相差保持在1.5℃;这个时候粮食层高温区域温度是304℃，其低温区域温度则是303℃，其温度之间相差1℃;为t=60min之时温度分布情况，可以看出这个时候粮食层高温区域温度为301.1℃，低温区域温度为300.5℃，一般来说其温度之间相差0.6℃。则就可以看出粮仓内温度场分布随时间的变化情况，冷却时间逐渐加长，那么粮仓内中的温度也会逐渐越低，温度梯度也越小，并且比较容易找到温度高的区域.而该区域就是因为通风不均匀而导致降温死角的出现.虽然随着t增加温度梯度逐渐变小， 但是仍可看出粮仓之中有着较大的温差，同时其冷却速率也在慢慢减少，而这这则是因为在长时间风机冷却导致的。

3、结语

在进行机械通风时，应该保证风温必须高于粮温;温差和空气湿度较大;空气的水蒸气分压应大于粮食平衡水分水蒸气分压;选择合适的通风方式;风道布置合理;送风均匀;合理选用风机。这有利于更好地发挥机械通风的作用，提高加湿效率，减少能耗。目前，机械通风多为人为控制，很难把握每一次通风良机。一旦计算出错，还有产生结露、坏粮的危险。因此，应用与计算机相结合的智能机械通风系统，实现机械通风自动化和智能化是粮食通风技术的发展目标。

[1]钱立鹏.粮堆横向通风性能测定与实仓应用效果研究[D].河南工业大学，2016.

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