浅圆仓环壁通风降温系统的性能试验与风道设置优化
发布时间：2021-10-21 05:54
通风降温是实现粮食保质储藏的重要措施。以大直径浅圆仓为研究对象,建立了环壁分层通风快速降温实验系统,进行了不同工况的降温实验,研究在粮食初入仓阶段的降温过程中,影响粮堆内温度、水分均匀性的因素。结果表明:外界热环境对降温速度有明显影响,过渡季高温期工况和夏季工况下,降温速度分别为0.43和0.16℃/h,纵向层间温差分别为0.5和1.6℃,降温后粮堆平均温度为17.24和22.76℃,分别达到准低温储粮（20℃）和常温储粮（25℃）的范围。采用露点以上温度进行送风,降温过程粮堆内空气相对湿度较为稳定,波动幅度在5%以内。采用计算流体力学（computer fluent dynamic,CFD）方法对环壁风道的配置进行了模拟研究,模拟结果与实验结果的平均相对误差为6.43%,证实了模拟的合理性与准确性。模拟结果表明,环壁风道上移后,增强了上部粮堆的降温效果,提高了整体降温速度,改善了粮堆温度的均匀性。
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同工况下的粮堆平均温度与环境温度b.工况2b.Condition2
第17期陈雁等：浅圆仓环壁通风降温系统的性能试验与风道设置优化287a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图3不同工况下的粮堆平均温度与环境温度Fig.3Averagetemperatureofbulkandenvironmentunderdifferentconditions2.3水平面上降温的均匀性与粮温沿深度变化不同的是，相同深度上各方向的粮温无明显差异，如图5所示。工况1和工况2条件下，位于III层粮面中心和靠近送、回风口处的测点温度在通风冷却过程中的平均温差分别为0.22℃和0.69℃，表明该系统在水平方向可以获得较为均匀的冷却效果。与底面采用等间距均匀布置（平房仓）或中心对称辐射式布置（浅圆仓）的地笼通风相比，环壁风道通风系统采用数量较少的风道，使冷气流依次通过粮堆内靠近围护结构的“热皮”和中部的“冷芯”区域，直接抑制了粮堆“热皮”区域的升温，改善了送风有效性。a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图4不同深度的粮层平均温度Fig.4Averagetemperatureofbulkatdifferentdepthsa.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图5同一水平面上送、回风口处的粮堆温度Fig.5TemperatureatinletandoutletonIIIlayer2.4降温过程对湿度的影响不同工况下，试验粮仓中粮面以上空气层和粮堆内部中心处的相对湿度在送风降温过程中的变化，如图6所示。工况1条件下，粮堆内部相对湿度在整个冷却降温过程中变化范围为52.13%～56.21%，工况2条件下，该范围为52.64%～53.79%。2种工况下，粮食颗粒间隙中的空气相
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年288对湿度较为稳定，波动幅度均在5%以内，表明所采用的降温速度不会对粮粒本身的水分产生显著影响。a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图6降温过程湿度变化Fig.6Relativehumidityduringcoolingprocess3环壁风道通风系统的数值优化试验结果表明，环壁风道通风冷却系统能够在较短时间内将浅圆仓中的粮堆温度降至预期范围，而更好的降温均匀性则需通过优化风道设置来获得。计算流体力学（computerfluentdynamic，CFD）方法在研究粮食储藏中得到了较多应用。尹君[7]提出了一种小麦粮堆多场耦合模型并对结露现象进行了预测研究。王小萌等[8]通过温、湿度场云图的构建对霉变的产生进行了研究。刘立意等[9]基于CFD-DEM耦合模拟了稻谷颗粒群在不同风速及谷层深度下通风阻力的变化规律。Thorpe等[10-15]对锥底筒仓中的热湿传递模型进行了改进，并归纳了近年来CFD在粮堆传热模拟中的具体应用方法。Jian等[16]研究了小麦长期储存中温度分布的层化现象。Khatchatourian和Oliveira[17]对气调储粮的温度规律进行了模拟研究。Assis等[18]基于CFD方法对臭氧熏蒸过程中气流在粮堆中的有效扩散系数和反应常数进行了研究。Xu等[19]研究了粮粒间隙气体传输的动量扩散模型。Francisco[20]对筒仓中大麦的温度变化特性进行了模拟研究，并将研究模型推广到了其他粮种。CFD方法可以实现试验过程难以获得的理想条件并节约试验消耗，本文基于试验结果，采用CFD方法来研究有利于通风冷却的环壁风道配置方式。3.1物理模型与数学模型1）物理模型：以试验所采用的模拟粮仓为研究对象，模拟区?
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]储藏条件对成品粮大米基本理化特性影响[J]. 李潮鹏,郑学玲,张杰,李昭. 食品科技. 2018(12)
[3]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)
[4]大型楼房仓控温储藏技术集成与示范应用[J]. 高斌,姚德军,赵连印,戈立新,刘文勇,王洴,杨杰,王以柱,薛军,李勇. 河南工业大学学报(自然科学版). 2015(03)
[5]基于多场耦合理论浅析浅圆仓局部结露机理[J]. 尹君,吴子丹,张忠杰,吴晓明,吴文福. 中国粮油学报. 2015(05)
[6]基于CFD-DEM的稻谷通风阻力数值模拟与试验[J]. 刘立意,郝世杨,张萌,刘冬梅,贾富国,权龙哲. 农业机械学报. 2015(08)
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
硕士论文
[1]特种稻谷（籼稻）物理特性的实验测定[D]. 於海明.南京农业大学 2006
本文编号：3448380
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同工况下的粮堆平均温度与环境温度b.工况2b.Condition2
第17期陈雁等：浅圆仓环壁通风降温系统的性能试验与风道设置优化287a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图3不同工况下的粮堆平均温度与环境温度Fig.3Averagetemperatureofbulkandenvironmentunderdifferentconditions2.3水平面上降温的均匀性与粮温沿深度变化不同的是，相同深度上各方向的粮温无明显差异，如图5所示。工况1和工况2条件下，位于III层粮面中心和靠近送、回风口处的测点温度在通风冷却过程中的平均温差分别为0.22℃和0.69℃，表明该系统在水平方向可以获得较为均匀的冷却效果。与底面采用等间距均匀布置（平房仓）或中心对称辐射式布置（浅圆仓）的地笼通风相比，环壁风道通风系统采用数量较少的风道，使冷气流依次通过粮堆内靠近围护结构的“热皮”和中部的“冷芯”区域，直接抑制了粮堆“热皮”区域的升温，改善了送风有效性。a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图4不同深度的粮层平均温度Fig.4Averagetemperatureofbulkatdifferentdepthsa.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图5同一水平面上送、回风口处的粮堆温度Fig.5TemperatureatinletandoutletonIIIlayer2.4降温过程对湿度的影响不同工况下，试验粮仓中粮面以上空气层和粮堆内部中心处的相对湿度在送风降温过程中的变化，如图6所示。工况1条件下，粮堆内部相对湿度在整个冷却降温过程中变化范围为52.13%～56.21%，工况2条件下，该范围为52.64%～53.79%。2种工况下，粮食颗粒间隙中的空气相
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2019年288对湿度较为稳定，波动幅度均在5%以内，表明所采用的降温速度不会对粮粒本身的水分产生显著影响。a.工况1a.Condition1b.工况2b.Condition2图6降温过程湿度变化Fig.6Relativehumidityduringcoolingprocess3环壁风道通风系统的数值优化试验结果表明，环壁风道通风冷却系统能够在较短时间内将浅圆仓中的粮堆温度降至预期范围，而更好的降温均匀性则需通过优化风道设置来获得。计算流体力学（computerfluentdynamic，CFD）方法在研究粮食储藏中得到了较多应用。尹君[7]提出了一种小麦粮堆多场耦合模型并对结露现象进行了预测研究。王小萌等[8]通过温、湿度场云图的构建对霉变的产生进行了研究。刘立意等[9]基于CFD-DEM耦合模拟了稻谷颗粒群在不同风速及谷层深度下通风阻力的变化规律。Thorpe等[10-15]对锥底筒仓中的热湿传递模型进行了改进，并归纳了近年来CFD在粮堆传热模拟中的具体应用方法。Jian等[16]研究了小麦长期储存中温度分布的层化现象。Khatchatourian和Oliveira[17]对气调储粮的温度规律进行了模拟研究。Assis等[18]基于CFD方法对臭氧熏蒸过程中气流在粮堆中的有效扩散系数和反应常数进行了研究。Xu等[19]研究了粮粒间隙气体传输的动量扩散模型。Francisco[20]对筒仓中大麦的温度变化特性进行了模拟研究，并将研究模型推广到了其他粮种。CFD方法可以实现试验过程难以获得的理想条件并节约试验消耗，本文基于试验结果，采用CFD方法来研究有利于通风冷却的环壁风道配置方式。3.1物理模型与数学模型1）物理模型：以试验所采用的模拟粮仓为研究对象，模拟区?
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]储藏条件对成品粮大米基本理化特性影响[J]. 李潮鹏,郑学玲,张杰,李昭. 食品科技. 2018(12)
[3]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)
[4]大型楼房仓控温储藏技术集成与示范应用[J]. 高斌,姚德军,赵连印,戈立新,刘文勇,王洴,杨杰,王以柱,薛军,李勇. 河南工业大学学报(自然科学版). 2015(03)
[5]基于多场耦合理论浅析浅圆仓局部结露机理[J]. 尹君,吴子丹,张忠杰,吴晓明,吴文福. 中国粮油学报. 2015(05)
[6]基于CFD-DEM的稻谷通风阻力数值模拟与试验[J]. 刘立意,郝世杨,张萌,刘冬梅,贾富国,权龙哲. 农业机械学报. 2015(08)
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
硕士论文
[1]特种稻谷（籼稻）物理特性的实验测定[D]. 於海明.南京农业大学 2006
本文编号：3448380
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