储料竖向压力对粮仓中小麦粮堆湿热传递的影响
发布时间：2021-07-14 02:46
粮仓中存在压力场、温度场和湿度场等多物理场,为了得出各物理因子共同影响下的粮堆内湿热传递规律,该研究利用自行研制的粮堆多场耦合试验装置,针对仓内小麦粮堆单元体,研究在高温边界38.5℃、低温边界5.2℃,初始粮温25.8℃,竖向压力分别为50、100、150 kPa条件下小麦粮堆湿热传递情况。试验结果表明:竖向压力增加,粮堆孔隙率减小,热量通过粮食籽粒间传导增加,传递速率加快,竖向压力从50 kPa增大至150 k Pa,粮温较入仓时下降约0.5～1.3℃,温度梯度变化率达8.7%,不同压力下粮堆高温区面积随储藏时间呈幂函数减小。粮堆内湿空气在边界处累积至峰值时会有部分湿空气向粮堆内迁移。粮堆中部与靠近低温边界温差大于6.3℃时,粮堆内湿空气扩散加快,粮堆中部平均相对湿度下降速率随竖向压力增加而加快。研究结果可为散装粮堆多场耦合研究提供理论支持。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同压力下中面测点平均温度变化Fig.3Averagetemperaturevariationofmiddleplaneunder
第8期陈桂香等：储料竖向压力对粮仓中小麦粮堆湿热传递的影响249kPa，温差变化率达29%。结果表明，仓壁受气候影响温度降低时，粮堆热量以热传导和自然对流的方式向粮堆边界传递，粮堆深度增加，竖向压力增大，粮堆孔隙率减小，粮食籽粒间接触面积增加，热传导速率加快，自储藏初始阶段粮堆与低温边界间温差更快趋向于平衡。图4不同压力下中面和靠近低温边界测点间温差Fig.4Temperaturedifferenceofmiddleplaneandnearlowtemperatureboundaryunderdifferentpressures2.1.3高温区面积变化长期储粮过程中，由于粮食籽粒及微生物呼吸作用等，粮堆内易形成发热点，导致粮堆局部温度偏高，粮食长时间处于高温区域环境易形成霉变，导致籽粒活力下降，发芽率降低，甚至失去种用价值。粮堆单元体入仓粮温为25.8℃，定义温度高于25.8℃的区域为高温区。图5为不同压力下中垂面粮堆温度场云图。由图5可知，在控温边界与粮堆间较大的温差作用下，热量自控温边界向粮堆内部传递，储藏0～5h，在高温边界与粮堆间的温差作用下，高温区面积逐渐增大，储藏5h时高温区面积达到最大，各压力状态下粮堆单元体温度分布较为均匀，受竖向压力与仓壁摩擦力影响，近高温边界粮堆孔隙率随压力增大而减小，通过粮食籽粒间热传导增加，孔隙间微气流对流传热受阻，近控温边界温度分布存在差异。因低温边界与粮堆间较大的温差作用，粮堆内热量不断向低温边界传递，高温区面积在静态储藏5h后逐渐减校静态储藏43.5h时，由于粮堆单元试验条件限制，难以绝对隔热，高温边界上下两端存在热量散失，中心处较上下两端温度高。压力从50kPa增大至150kPa时，粮堆单元体高温区所占比例减校在高温边界38.5℃
婊?黾樱?却?妓俾始涌欤??储藏初始阶段粮堆与低温边界间温差更快趋向于平衡。图4不同压力下中面和靠近低温边界测点间温差Fig.4Temperaturedifferenceofmiddleplaneandnearlowtemperatureboundaryunderdifferentpressures2.1.3高温区面积变化长期储粮过程中，由于粮食籽粒及微生物呼吸作用等，粮堆内易形成发热点，导致粮堆局部温度偏高，粮食长时间处于高温区域环境易形成霉变，导致籽粒活力下降，发芽率降低，甚至失去种用价值。粮堆单元体入仓粮温为25.8℃，定义温度高于25.8℃的区域为高温区。图5为不同压力下中垂面粮堆温度场云图。由图5可知，在控温边界与粮堆间较大的温差作用下，热量自控温边界向粮堆内部传递，储藏0～5h，在高温边界与粮堆间的温差作用下，高温区面积逐渐增大，储藏5h时高温区面积达到最大，各压力状态下粮堆单元体温度分布较为均匀，受竖向压力与仓壁摩擦力影响，近高温边界粮堆孔隙率随压力增大而减小，通过粮食籽粒间热传导增加，孔隙间微气流对流传热受阻，近控温边界温度分布存在差异。因低温边界与粮堆间较大的温差作用，粮堆内热量不断向低温边界传递，高温区面积在静态储藏5h后逐渐减校静态储藏43.5h时，由于粮堆单元试验条件限制，难以绝对隔热，高温边界上下两端存在热量散失，中心处较上下两端温度高。压力从50kPa增大至150kPa时，粮堆单元体高温区所占比例减校在高温边界38.5℃、低温边界5.2℃，初始粮温25.8℃条件下进行了粮堆高温区面积比例与储藏时间关系的研究。图6为储藏5h后不同压力下高温区面积随储藏时间的变化图，结果表明，各压力下高温区面积所占比例随储藏时间呈幂函数关系减小，表示为0.57(1)a
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粮堆有效摩擦系数分布规律的平底筒仓储料静态压力场计算方法[J]. 陈家豪,陈桂香,王忠旭,李润阳,李东桥. 中国农业大学学报. 2019(11)
[2]玉米粮堆霉变发热过程中的温湿度场变化规律研究[J]. 王小萌,吴文福,尹君,张忠杰,吴子丹,姚渠. 农业工程学报. 2019(03)
[3]仓型尺寸对大堆高散装粮堆空间应力场影响的数值模拟研究[J]. 陈桂香,刘超赛,郑德乾,张达,陈家豪. 河南工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[4]基于温湿度场云图的小麦粮堆霉变与温湿度耦合分析[J]. 王小萌,吴文福,尹君,张忠杰,吴子丹,张洪清. 农业工程学报. 2018(10)
[5]高大平房仓散装粮堆压力场FLAC3D数值模拟[J]. 张达,郑德乾,陈桂香,蒋敏敏,陈家豪. 河南工业大学学报(自然科学版). 2017(06)
[6]筒仓中稻谷的空隙率分布研究[J]. 唐福元,许倩,程绪铎. 中国粮油学报. 2017(12)
[7]仓储粮堆内热湿耦合传递的数值模拟研究[J]. 王远成,白忠权,张中涛,亓伟. 中国粮油学报. 2015(11)
[8]密闭圆筒仓内储粮自然对流及热湿耦合传递的研究[J]. 亓伟,王远成,白忠权,张中涛. 中国粮油学报. 2015(10)
[9]不同仓型的粮堆温度场重现及对比分析[J]. 尹君,吴子丹,张忠杰,吴晓明,吴文福. 农业工程学报. 2015(01)
[10]钢筋混凝土地下粮仓准静态温度场数值模拟[J]. 陈桂香,岳龙飞,王振清,王海涛,张虎. 中国粮油学报. 2014(03)
博士论文
[1]小麦粮堆多场耦合模型及结露预测研究[D]. 尹君.吉林大学 2015
[2]仓储粮堆湿热传递过程的数值模拟与试验研究[D]. 王振华.中国农业大学 2014
本文编号：3283251
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同压力下中面测点平均温度变化Fig.3Averagetemperaturevariationofmiddleplaneunder
第8期陈桂香等：储料竖向压力对粮仓中小麦粮堆湿热传递的影响249kPa，温差变化率达29%。结果表明，仓壁受气候影响温度降低时，粮堆热量以热传导和自然对流的方式向粮堆边界传递，粮堆深度增加，竖向压力增大，粮堆孔隙率减小，粮食籽粒间接触面积增加，热传导速率加快，自储藏初始阶段粮堆与低温边界间温差更快趋向于平衡。图4不同压力下中面和靠近低温边界测点间温差Fig.4Temperaturedifferenceofmiddleplaneandnearlowtemperatureboundaryunderdifferentpressures2.1.3高温区面积变化长期储粮过程中，由于粮食籽粒及微生物呼吸作用等，粮堆内易形成发热点，导致粮堆局部温度偏高，粮食长时间处于高温区域环境易形成霉变，导致籽粒活力下降，发芽率降低，甚至失去种用价值。粮堆单元体入仓粮温为25.8℃，定义温度高于25.8℃的区域为高温区。图5为不同压力下中垂面粮堆温度场云图。由图5可知，在控温边界与粮堆间较大的温差作用下，热量自控温边界向粮堆内部传递，储藏0～5h，在高温边界与粮堆间的温差作用下，高温区面积逐渐增大，储藏5h时高温区面积达到最大，各压力状态下粮堆单元体温度分布较为均匀，受竖向压力与仓壁摩擦力影响，近高温边界粮堆孔隙率随压力增大而减小，通过粮食籽粒间热传导增加，孔隙间微气流对流传热受阻，近控温边界温度分布存在差异。因低温边界与粮堆间较大的温差作用，粮堆内热量不断向低温边界传递，高温区面积在静态储藏5h后逐渐减校静态储藏43.5h时，由于粮堆单元试验条件限制，难以绝对隔热，高温边界上下两端存在热量散失，中心处较上下两端温度高。压力从50kPa增大至150kPa时，粮堆单元体高温区所占比例减校在高温边界38.5℃
婊?黾樱?却?妓俾始涌欤??储藏初始阶段粮堆与低温边界间温差更快趋向于平衡。图4不同压力下中面和靠近低温边界测点间温差Fig.4Temperaturedifferenceofmiddleplaneandnearlowtemperatureboundaryunderdifferentpressures2.1.3高温区面积变化长期储粮过程中，由于粮食籽粒及微生物呼吸作用等，粮堆内易形成发热点，导致粮堆局部温度偏高，粮食长时间处于高温区域环境易形成霉变，导致籽粒活力下降，发芽率降低，甚至失去种用价值。粮堆单元体入仓粮温为25.8℃，定义温度高于25.8℃的区域为高温区。图5为不同压力下中垂面粮堆温度场云图。由图5可知，在控温边界与粮堆间较大的温差作用下，热量自控温边界向粮堆内部传递，储藏0～5h，在高温边界与粮堆间的温差作用下，高温区面积逐渐增大，储藏5h时高温区面积达到最大，各压力状态下粮堆单元体温度分布较为均匀，受竖向压力与仓壁摩擦力影响，近高温边界粮堆孔隙率随压力增大而减小，通过粮食籽粒间热传导增加，孔隙间微气流对流传热受阻，近控温边界温度分布存在差异。因低温边界与粮堆间较大的温差作用，粮堆内热量不断向低温边界传递，高温区面积在静态储藏5h后逐渐减校静态储藏43.5h时，由于粮堆单元试验条件限制，难以绝对隔热，高温边界上下两端存在热量散失，中心处较上下两端温度高。压力从50kPa增大至150kPa时，粮堆单元体高温区所占比例减校在高温边界38.5℃、低温边界5.2℃，初始粮温25.8℃条件下进行了粮堆高温区面积比例与储藏时间关系的研究。图6为储藏5h后不同压力下高温区面积随储藏时间的变化图，结果表明，各压力下高温区面积所占比例随储藏时间呈幂函数关系减小，表示为0.57(1)a
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粮堆有效摩擦系数分布规律的平底筒仓储料静态压力场计算方法[J]. 陈家豪,陈桂香,王忠旭,李润阳,李东桥. 中国农业大学学报. 2019(11)
[2]玉米粮堆霉变发热过程中的温湿度场变化规律研究[J]. 王小萌,吴文福,尹君,张忠杰,吴子丹,姚渠. 农业工程学报. 2019(03)
[3]仓型尺寸对大堆高散装粮堆空间应力场影响的数值模拟研究[J]. 陈桂香,刘超赛,郑德乾,张达,陈家豪. 河南工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[4]基于温湿度场云图的小麦粮堆霉变与温湿度耦合分析[J]. 王小萌,吴文福,尹君,张忠杰,吴子丹,张洪清. 农业工程学报. 2018(10)
[5]高大平房仓散装粮堆压力场FLAC3D数值模拟[J]. 张达,郑德乾,陈桂香,蒋敏敏,陈家豪. 河南工业大学学报(自然科学版). 2017(06)
[6]筒仓中稻谷的空隙率分布研究[J]. 唐福元,许倩,程绪铎. 中国粮油学报. 2017(12)
[7]仓储粮堆内热湿耦合传递的数值模拟研究[J]. 王远成,白忠权,张中涛,亓伟. 中国粮油学报. 2015(11)
[8]密闭圆筒仓内储粮自然对流及热湿耦合传递的研究[J]. 亓伟,王远成,白忠权,张中涛. 中国粮油学报. 2015(10)
[9]不同仓型的粮堆温度场重现及对比分析[J]. 尹君,吴子丹,张忠杰,吴晓明,吴文福. 农业工程学报. 2015(01)
[10]钢筋混凝土地下粮仓准静态温度场数值模拟[J]. 陈桂香,岳龙飞,王振清,王海涛,张虎. 中国粮油学报. 2014(03)
博士论文
[1]小麦粮堆多场耦合模型及结露预测研究[D]. 尹君.吉林大学 2015
[2]仓储粮堆湿热传递过程的数值模拟与试验研究[D]. 王振华.中国农业大学 2014
本文编号：3283251
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