高大平房仓稻谷横向降温保水通风工艺的数值模拟研究
发布时间：2021-08-23 09:04
粮食问题是关系到我国民生的大事,为了保障仓储粮食的品质,做好安全储粮工作是非常重要的。诸多因素影响储粮生态系统的稳定性,机械通风策略是调控储粮环境的常用手段之一。但我国针对通风粮堆的研究停留在降温通风阶段,忽视了保质控水通风的重要性。针对现阶段存在的问题,搭建了降温保水通风系统,对粮食温度和水分进行同步调控,避免了由于水分丢失造成的粮食品质下降和严重经济损失等问题。高大平房仓作为储藏粮食的主流仓型,有跨度大、储粮体积大的特点,为了促进粮堆区域与空气之间的热湿传递,设计了通风路径长的横向通风工艺用于储粮。本文基于多孔介质的热湿平衡理论和流体流动理论,建立了稻谷储粮通风过程中热质传递的数学模型,采用有限元差分方法,模拟了恒温恒湿空气送入粮堆并与粮堆发生热湿交换的过程。为了探究通风粮堆温度场和水分场的变化规律,采用模拟预测与实验研究相结合的方法,分析了进风温湿度对粮堆降温保水效果的影响。具体的研究内容如下:1.基于高大平房仓的几何物理模型,构建了适用于大跨度仓型的横向通风工艺,提出了完善的针对高大平房仓横向通风的理论基础。2.将仓储静态粮堆视为具有吸湿性的多孔介质,探究了粮粒与粒间流体的对流...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
高大平房仓研究粮堆的热湿耦合传递的规律，主要
选取安徽现代粮食物流中心储备库作为研究预测对象，高大平房仓的内部净尺寸为长度×跨度×高度=50m×27m×12.5m，装粮高度为 6m，粮仓实体如图 2.4 所示。在仓体内部安装横向通风系统，主风道及支风道皆固定于平房仓相对的两檐墙之上，出风口处设置吸出式风机，维持粮堆内部的负压状态，参与热湿处理的空气在压差作用之下穿过整个粮堆。横向通风的风道沿粮仓长度方向均匀布置，假设高大平房仓的仓顶、仓底以及四周仓壁的材料结构相同，且仓内装粮面以上的区域充满空气，按照实仓尺寸可等比例缩小为平房仓横向通风模型，如图 2.5 所示。
山东建筑大学硕士学位论文19体积法，不同区域的网格疏密程度不相同用以满足不同的计算要求，在进出风口附近加密网格节点数可以达到较高的精度，结构离散后的网格质量直接影响求解时间和求解结果的正确与否，网格数共计36260个。为了加快通风迭代过程的收敛速度，使用欠松弛技术进行多个控制方程的计算。建模主要采用非结构三边形网格，包括少部分结构化网格，因为储粮用高大平房仓的建筑构造比较复杂，使用结构性网格不利于迭代过程的计算。使用三角形网格产生的单元较之等量包含六边形网格的单元更少，这是因为它只允许单元格聚集在流域的所选区域，在不需要加密的地方不会产生单元。沿跨度方向选取的二维截面的物理网格划分示意图如图2.6所示。（a）横向通风（b）垂直通风图2.6通风物理模型及网格划分改变高大平房仓的横向与垂直通风方式，对初始粮温和水分值为25℃和15%，进风空气的温度和相对湿度为17℃和76.5%工况进行模拟。引入表征通风结束后粮堆温度与水分分布特性的参数——均匀性指数，对不同通风方式的通风效果进行评价，本文采用Weltens等建立均匀性指数来表示粮堆内部的温度和水分均匀性程度[66]，如公式（2-33）所示：niiTTTn112121-1（2-33）式中：为均匀性指数，一般在0~1之间取值；越大表示粮堆内部的温度分布越均匀；iT为各个测点的温度；1T为粮堆内部的平均温度：n为测点的数量。水分分布的均匀性指数由式（2-34）表示为：21wat1111-2niiWWnW（2-34）式中：wat为水分均匀性指数，一般在0~1之间取值，值越大表示粮堆内部的水分分布越均匀；iW为各个测点的水分；1W为粮堆内部的平均水分。
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于我国粮食安全问题两点思考[J]. 冯梅. 农业与技术. 2020(02)
[2]高质量发展视角下的粮食安全问题研究[J]. 陈燕. 东南学术. 2020(01)
[3]基于数值预测的稻谷横向降温保水通风最佳湿度研究[J]. 王远成,俞晓静,石天玉,尹君. 中国粮油学报. 2020(01)
[4]浅谈浅圆仓的储粮特点[J]. 张来林,蔡育池,许国川,苏瑜敏,刘育森. 粮油食品科技. 2019(05)
[5]湖南优质稻保水降温横向通风工艺研究[J]. 陈金男,李倩倩,毕文雅,姜俊伊,陈渠玲,张源泉,陈昌勇,石天玉. 粮油食品科技. 2019(03)
[6]偏高水分玉米“控温保水”储粮新工艺研究Ⅱ不同储藏温度对玉米品质的影响[J]. 张来林,李霁瀛,赵妍,李建锋,袁红斌,兰红军,王吉龙,符阿龙. 河南工业大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]多孔介质中的流动、传热与化学反应[J]. 姜元勇,徐曾和,曹建立. 金属矿山. 2019(04)
[8]储粮仓横向保水通风的数值模拟及对比研究[J]. 俞晓静,王远成,戚禹康. 山东建筑大学学报. 2019(02)
[9]不同通风方向对稻谷降水效果影响的数值模拟研究[J]. 王远成,季振江,王双林,曲安迪,杜传致. 中国粮油学报. 2018(11)
[10]基于生物多孔介质的对流干燥数值模拟[J]. 刘洋,黄涛. 湖北工业大学学报. 2018(04)
硕士论文
[1]不同粮食颗粒横向和纵向通风数值模拟和实验研究[D]. 杜传致.山东建筑大学 2019
[2]温度对储粮安全水分及微生物活动速率的影响[D]. 张航.河南工业大学 2011
本文编号：3357578
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
高大平房仓研究粮堆的热湿耦合传递的规律，主要
选取安徽现代粮食物流中心储备库作为研究预测对象，高大平房仓的内部净尺寸为长度×跨度×高度=50m×27m×12.5m，装粮高度为 6m，粮仓实体如图 2.4 所示。在仓体内部安装横向通风系统，主风道及支风道皆固定于平房仓相对的两檐墙之上，出风口处设置吸出式风机，维持粮堆内部的负压状态，参与热湿处理的空气在压差作用之下穿过整个粮堆。横向通风的风道沿粮仓长度方向均匀布置，假设高大平房仓的仓顶、仓底以及四周仓壁的材料结构相同，且仓内装粮面以上的区域充满空气，按照实仓尺寸可等比例缩小为平房仓横向通风模型，如图 2.5 所示。
山东建筑大学硕士学位论文19体积法，不同区域的网格疏密程度不相同用以满足不同的计算要求，在进出风口附近加密网格节点数可以达到较高的精度，结构离散后的网格质量直接影响求解时间和求解结果的正确与否，网格数共计36260个。为了加快通风迭代过程的收敛速度，使用欠松弛技术进行多个控制方程的计算。建模主要采用非结构三边形网格，包括少部分结构化网格，因为储粮用高大平房仓的建筑构造比较复杂，使用结构性网格不利于迭代过程的计算。使用三角形网格产生的单元较之等量包含六边形网格的单元更少，这是因为它只允许单元格聚集在流域的所选区域，在不需要加密的地方不会产生单元。沿跨度方向选取的二维截面的物理网格划分示意图如图2.6所示。（a）横向通风（b）垂直通风图2.6通风物理模型及网格划分改变高大平房仓的横向与垂直通风方式，对初始粮温和水分值为25℃和15%，进风空气的温度和相对湿度为17℃和76.5%工况进行模拟。引入表征通风结束后粮堆温度与水分分布特性的参数——均匀性指数，对不同通风方式的通风效果进行评价，本文采用Weltens等建立均匀性指数来表示粮堆内部的温度和水分均匀性程度[66]，如公式（2-33）所示：niiTTTn112121-1（2-33）式中：为均匀性指数，一般在0~1之间取值；越大表示粮堆内部的温度分布越均匀；iT为各个测点的温度；1T为粮堆内部的平均温度：n为测点的数量。水分分布的均匀性指数由式（2-34）表示为：21wat1111-2niiWWnW（2-34）式中：wat为水分均匀性指数，一般在0~1之间取值，值越大表示粮堆内部的水分分布越均匀；iW为各个测点的水分；1W为粮堆内部的平均水分。
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于我国粮食安全问题两点思考[J]. 冯梅. 农业与技术. 2020(02)
[2]高质量发展视角下的粮食安全问题研究[J]. 陈燕. 东南学术. 2020(01)
[3]基于数值预测的稻谷横向降温保水通风最佳湿度研究[J]. 王远成,俞晓静,石天玉,尹君. 中国粮油学报. 2020(01)
[4]浅谈浅圆仓的储粮特点[J]. 张来林,蔡育池,许国川,苏瑜敏,刘育森. 粮油食品科技. 2019(05)
[5]湖南优质稻保水降温横向通风工艺研究[J]. 陈金男,李倩倩,毕文雅,姜俊伊,陈渠玲,张源泉,陈昌勇,石天玉. 粮油食品科技. 2019(03)
[6]偏高水分玉米“控温保水”储粮新工艺研究Ⅱ不同储藏温度对玉米品质的影响[J]. 张来林,李霁瀛,赵妍,李建锋,袁红斌,兰红军,王吉龙,符阿龙. 河南工业大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]多孔介质中的流动、传热与化学反应[J]. 姜元勇,徐曾和,曹建立. 金属矿山. 2019(04)
[8]储粮仓横向保水通风的数值模拟及对比研究[J]. 俞晓静,王远成,戚禹康. 山东建筑大学学报. 2019(02)
[9]不同通风方向对稻谷降水效果影响的数值模拟研究[J]. 王远成,季振江,王双林,曲安迪,杜传致. 中国粮油学报. 2018(11)
[10]基于生物多孔介质的对流干燥数值模拟[J]. 刘洋,黄涛. 湖北工业大学学报. 2018(04)
硕士论文
[1]不同粮食颗粒横向和纵向通风数值模拟和实验研究[D]. 杜传致.山东建筑大学 2019
[2]温度对储粮安全水分及微生物活动速率的影响[D]. 张航.河南工业大学 2011
本文编号：3357578
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3357578.html
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