散装小麦粮堆热-湿-力多场耦合规律研究

发布时间：2020-05-17 09:43

【摘要】：储粮安全关系国计民生和国家安全,温度和水分是影响安全储粮的重要因素,粮堆孔隙率是影响粮堆内温度和水分传递的关键参数。粮仓结构内因装粮高度的不同使粮堆处于复杂的空间应力状态,不同空间位置孔隙率不同,从而直接影响粮堆内温度和水分的分布,影响储粮安全。现阶段对散装粮堆热-湿-力耦合研究成果较少,多场耦合理论尚不完善。因此,本文取散装小麦粮堆单元体为研究对象,分别对小麦粮堆热-湿-力多场耦合规律、温湿度参数变化对热湿迁移的影响进行试验研究,主要研究内容和结论如下:(1)以小麦为研究对象,视散装小麦粮堆为非饱和多孔介质,对小麦粮堆中热-湿-力理论基础进行分析。认为仓壁摩擦力影响粮堆孔隙分布,进而影响粮堆温湿度传递,假定小麦储藏过程中热量传递的主要方式为孔隙间微气流的对流传热、微气流与粮食籽粒之间的热传导和对流传热。粮堆内温度梯度的存在会引发粮堆水分湿热扩散,粮堆内热空气对流会引起粮堆内水分分层,忽略粮堆中水分通过粮食籽粒的湿热扩散作用。(2)基于多场耦合理论及小麦粮堆热湿迁移规律,设计并搭建完成散装粮堆多场耦合实验平台,并通过试验对平台的不同组成部分进行了稳定性测试,该平台能有效模拟实际储粮环境中的压力场、温度场和湿度场,并能对压力、温度和湿度准确检测。(3)基于散装粮堆多场耦合实验平台,开展小麦粮堆热-湿-力耦合规律的试验研究。结果表明:小麦粮堆压力与孔隙率、不同测点温湿度与距高温壁面距离均满足函数关系;储粮压力越大,粮堆内孔隙率越小,粮堆温度前沿越慢;近低温壁面水分聚集到一定程度时水分会向粮堆内迁移;受仓壁摩擦力影响,近壁面粮堆孔隙率与粮堆内部存在差异,中垂面粮堆与近壁面粮堆温湿度传递不同。(4)开展温湿度参数变化对小麦粮堆热湿迁移影响的试验。结果表明:当入仓粮温高于控温壁面温度,在温差作用下,粮堆内部高温区域呈环状不断缩小。因粮堆与控温壁面温差不同,水分由粮堆内部向控温壁面迁移速率存在差异,粮堆中部形成低湿区,高湿粮堆中存在少量水分向高温壁面迁移。
【图文】：

河南工业大学硕士学位论文藏仓进行试验，研究相同储粮压力状态下、相同温度场环境中，高湿度场环境小麦粮堆水分的迁移过程。1.3.3 技术路线本文通过收集整理与粮堆压力、热湿耦合相关的文献，并对相关试验设备和试验方法进行调研，根据散装粮堆空间应力状态及粮堆热湿迁移规律，创新性的设计并搭建了散装粮堆多场耦合实验平台，，并对平台进行稳定性测试。基于实验平台，开展小麦粮堆热-湿-力多场耦合试验，研究各物理因素之间相互作用规律，在此基础上，分别研究了低温度场环境、高湿粮堆对小麦粮堆内热湿迁移的影响。本文研究技术路线如图 1-1 所示：

成本较高，且较难准确测定所有参数湿-力物理因子之间的相互作用规律，搭建一个可靠和外界环境的变化，本实验平台应当符合以下条件拟实际储粮环境中的压力场、温差等可靠的压力和温湿度检测系统拟多种储粮状态（如“热芯冷皮”粮堆）便观测粮堆表层变化求，并结合实际储粮特点和粮情监测技术，搭建了多场耦合实验平台设计耦合实验平台组成结构示意图如图 3-1 所示。其主性加载控制系统、温湿度粮情检测系统和恒温恒湿
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S379.2

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本文编号：2668325