储粮横向通风多尺度热湿耦合传递研究

温湿度是影响粮食安全储存的重要因素,为保证储粮安全,采用机械通风,使粮堆和粮粒的温度和水分含量可以得到有效控制。该文基于多孔介质的传热传质理论,建立了仓储稻谷通风过程中粮堆内部流动和热湿耦合传递的数学模型以及粮粒的热量传递和水分输运模型。采用计算流体力学的方法,从粮堆尺度和粮粒尺度,分析了机械通风过程中仓储粮堆和粮粒内部的温度、水分分布规律。研究发现,通风过程阶段,粮堆内部温度降温显著,粮堆整体平均水分呈降低趋势,且粮堆内部温湿度受外界环境温湿度的影响很大;研究还发现粮粒水分扩散速度远小于温度扩散速度。研究结果可以为储粮横向通风保水降温的工作以及粮堆局部霉变、发热和害虫的发育的预防提供参考。     

大跨度平房仓上下行降温通风的数值模拟研究

基于多孔介质流动和传热传质理论,建立了仓储储粮通风过程中粮堆内部流动及热湿耦合传递的数学模型。采用计算流体动力学的方法,预测分析了双侧通风的大跨度平房仓在不同粮堆温度梯度方向、不同竖向通风方式的4种工况下粮堆内部温度和水分变化规律。同时探究了吊顶粮仓与未吊顶粮仓在4种通风工况下的降温保水效果。结果表明：粮仓未吊顶时,上行通风方式的降温保水效果优于下行通风;对于吊顶粮仓,上行通风与下行通风降温保水效果相差不大;粮面顶部的空气区域对降温通风时粮堆的温度变化、水分变化影响较大,对粮仓进行吊顶,具有更好的降温保水效果。     

储粮加湿调质通风的原理及试验研究

本文基于多孔介质的热湿交换原理,分析了影响粮堆调质通风效果的因素,提出了加湿调质通风的操作方法。测定了储粮加湿调质通风过程中粮堆内部的水分变化数据,得出了加湿调质通风过程中粮堆内部的水分变化,为加湿调质通风储粮技术的推广提供了基本依据。     

横向谷冷通风过程的数值模拟研究

基于局部热湿平衡原理和多孔介质传热传质理论,建立了储粮通风过程中粮堆内部流动及热湿耦合传递的数学模型。采用计算流体动力学的方法,对横向谷冷通风时粮堆空气内部流动、热量传递和水分迁移过程进行了数值分析。研究发现,横向通风约72 h,粮仓进风口冷空气平均温度为17.5℃、相对湿度为85%,仓内粮堆一次降温从32.2℃降低到23.6℃,降温幅度为8.6℃。水分从12.2%降到12.0%,降水幅度为0.2%。相对于地上笼垂直通风而言,横向通风时粮堆内部速度分布均匀、温度梯度较小,且具有降温速度快,冷却效率高的特点。     

基于COMSOL的平房仓冷却通风过程中粮堆热湿耦合传递研究

粮仓冷却干燥通风是确保储粮安全的重要技术措施,在此过程中粮堆内部的热湿耦合迁移过程非常复杂。在COMSOL软件中,建立了冷却干燥通风过程中高大平房仓的三维物理模型,通过修改COMSOL内置材料方程、耦合渗流、能量守恒、动量守恒和水分迁移控制方程,以实测的送风空气温度和湿度为入口边界条件,数值模拟了湍流、湿空气传热、湿空气传质、多孔介质传热、多孔介质传质等多个物理场,并考虑了热湿耦合、温度耦合和流动耦合,对高大平房仓粮堆内冷却干燥通风过程中的热湿迁移规律进行了研究。基于实际高大平房仓的验证结果表明,通过修改COMSOL内置方程可以准确模拟预测冷却干燥通风过程中粮堆内热湿耦合传递过程,数值模拟结果可用于指导粮仓冷却干燥通风过程和粮仓通风系统优化。     

非通风状态新型地下粮仓储粮温度场的CFD数值模拟

地下粮仓储粮温度场是保证储粮品质和绿色生态储粮的重要影响因素。针对地下粮仓试验仓,该文利用Gambit软件建立了地下粮仓的三维立体模型,并对模型进行了网格划分,采用CFD数值模拟方法研究了非通风状态地下粮仓粮食储存过程中粮堆温度场的变化规律。通过编写和导入UDF函数,改进CFD软件中的质量控制方程、动量控制方程和壁面热量传递控制方程,通过迭代计算和基于CFD软件模拟得到了地下粮仓非通风状态条件下温度场的变化规律,研究结果表明,随着地下仓储粮时间的变长,仓内粮堆温度与周围维护结构之间、粮堆之间不停的进行着热质交换,最终温度逐渐趋于当地地下恒温温度值附近,地下仓可以作为一种经济适用的仓型来推广;同时,本文的研究可以为地下粮仓的温度场控制提供参考和依据,为粮堆机械通风手段作为参考。     

不同通风温度下储粮仓横向降温保水通风数值模拟研究（网络首发、推荐阅读）

为保证长期储藏的稻谷品质,对相同湿度不同通风温度条件下储粮横向降温保水通风模拟分析研究具有重要意义。基于吸湿性多孔介质的传热传质理论,结合应用已有的粮堆热湿传递的数学模型,并以数值模拟的方法分析相同湿度时不同进风温度对储粮仓温度与水分变化规律。结果表明：当粮堆初始温度为25 ℃、进风温度为17 ℃时,粮堆的降温速率最快,粮粒的吸湿与解吸湿过程也最先达到平衡,粮堆内部的保水效果最佳;其中距离进风口处0.4 m粮层与不同温度的进风空气进行热湿耦合传递时,粮层温度、水分下降趋势一致,该粮层进风温度越高,水分丢失现象越明显;进风温度越低,粮堆温度的下降幅度越大。随着与进风口距离的增加,粮层的降温效果变差,在通风温度为19 ℃时,距离风口处26.2 m粮层温度几乎保持粮仓初始温度不变,达不到降温效果。     

储粮生态系统热湿调控机理及在就仓机械通风中的应用

本研究基于多孔介质热质传递原理和粮粒吸湿/解吸湿理论,建立了通风过程中粮堆内部热湿耦合传递方程,并采用数量级分析的方法,获得了储粮通风过程中温度和水分时间变化率的关联式。依据所建立的方程和关联式,探究了储粮生态系统热湿调控机理,分析和讨论了温度差、湿度差、单位通风量和通风方向对储粮通风过程中粮温和水分的影响。提出了就仓降水通风、降温保水通风和调质通风的操作原则和策略。研究结果可以为我国的储粮生态系统热湿调控理论的建立和粮库智能化管理系统的建设提供借鉴。对于完善我国储粮就仓机械通风技术,避免无效和有害通风,实现精准通风,具有一定的指导意义。     

储粮压力对玉米粮堆温度场影响的实验与模拟研究

粮堆温度场的分布受储粮压力变化的影响较大。利用自制粮堆实验装置进行了三种不同储粮压力下玉米粮堆静态储藏实验。通过在两壁面提供恒定的温度梯度,竖向方向施加不同压力构建出粮仓内多因子实验环境。根据测点数据拟合出了不同时刻温度分布云图,以及不同储粮压力下温度场变化趋势,得出储粮压力对玉米粮堆温度场的影响规律。并采用COMSOL软件对不同工况下温度场的分布进行数值模拟,模拟结果验证了随着储粮压力增大,粮堆内热量传递也变缓慢,达到稳态时的温度也越低。     

应用雷达电磁波技术探测储粮水分介电常数的应用研究

储粮水分的多寡是影响粮食储藏安全的重要因素,因此及时、准确的测定储粮水分含量十分重要。电磁波具有很强的穿透性,能够在无损的情况下检测到粮堆内部的水分含量。本文主要是针对应用RIS-K2型雷达电磁波技术探测粮食水分-介电常数及其数学模型的研究,通过实地试验,采集、对比并分析了测试结果,试验表明了应用RIS-K2型雷达电磁波测量粮食水分介电常数,继而反演出储粮的含水量、实现粮仓中运用雷达电磁波测量粮仓水分的构想是可行性的,也是可靠的。     

稻谷储藏条件及储藏技术分析

稻谷储藏过程中其品质的变化深受外界条件的影响,外界因素包括温度、水分、空气比例以及虫害和微生物等,尤其是在储粮温度较高且稻谷水分偏大的条件下,稻谷霉菌生长较快,导致稻谷品质下降。综述储粮条件对稻谷品质的影响以及稻谷储藏期间储粮害虫和有害微生物和对稻谷的危害,讨论现有的稻谷储藏技术以及新型储粮技术的研究,目前低温储粮、气调储粮、利用CO2法检测稻谷霉菌以及天然防霉剂的研发等新型技术的开发为我国稻谷的安全储藏提供了更有效的技术保障,只是一些新型技术对粮仓的要求较高,实现全国性推广,存在一定的困难。     

多元线性分析在储粮真菌生长预测中应用研究

真菌生长是导致粮食储藏过程中粮食损失的重要因素之一,有效控制真菌生长对于保障储粮质量安全至关重要。储粮真菌生长受储藏环境等诸多因素影响,因此建立多因素条件下储粮真菌生长预测模型具有实际指导意义。本研究以稻谷为例,将不同水分梯度的稻谷样品,置于不同温度梯度恒温箱中模拟储藏180 d,定期取样检测真菌生长数量。选取静态模拟储藏检测的1 140组数据,利用MATLAB软件建立取对数后储粮真菌孢子数与稻谷含水量、储藏温度及储藏时间的多元线性回归模型,并对该回归模型进行F检验和t检验,通过残差分析消除异常数据优化模型,方程拟合优度R~2达到0.77。由回归模型可知,真菌生长数量与储藏温度、稻谷含水量和储藏时间呈指数关系,其中稻谷含水量影响最大,其次是储藏温度和储藏时间。结合华北地区粮库实仓检测数据对模型进行实仓初步验证,以储粮安全等级作为评价标准,储粮真菌危害程度预测的正确率达83.3%。通过多元线性回归方法得到的储粮真菌生长数量预测模型为实仓储粮安全状况预测提供了一个新的方法和途径。     

筒仓中小麦密度分布值的有限元分析

筒仓中粮堆密度分布值是预测筒仓中粮食对仓壁的压力、确定粮食通风阻力、计算筒仓中粮食质量的关键参数.使用有限元方法求解小麦堆的修正剑桥模型计算出筒仓中小麦堆的密度分布值.结果 表明,筒仓中小麦堆的密度随着粮层深度的增加而逐渐增大,但在筒仓拐角处密度随着粮层深度的增加而逐渐减小.在上部粮层,粮块密度随着粮块与筒仓中心轴距离...     

仓储粮堆通风干燥湿热传递模型的研究进展

从古到今,治国理政的首要之务是粮食安全。粮食仓储安全尤为重要,关系到一个国家的国家安全。由于粮食干燥储存方法原始、干燥技术落后等原因,我国每年收获后会损失大量粮食。粮食中湿热分布不均不仅会降低粮食的品质,而且会因霉变、虫害等问题严重影响食品安全。因此,如何快速、均匀而又低能耗地降低粮堆含水率或者温度,保证粮食品质,同时节约能源,是粮食干燥储藏研究的一个重要方向,具有重要的理论及现实意义。通风干燥是保证储粮中湿热均匀分布的重要措施,建立干燥模型预测粮堆的湿热分布是研究粮堆干燥过程中湿热传递的重要手段。该研究综述了粮堆湿热传递的经验模型、连续模型和离散模型,其中经验模型容易获得,但是应用较少;连续模型应用较多,但不能反映粮堆的孔隙结构;离散模型可以很好的反应粮堆的孔隙结构,但其计算量大,并且难以理解和构建。最后该研究指出可以根据不同的湿热传递过程,结合先进的计算方法和处理技术,建立相应的模型,以满足不同的模拟要求,并对粮堆通风干燥湿热传递模型未来的研究方向进行了展望。     

南亚热带地区稻谷立筒仓智能化降温通风试验

在广州市南沙区于2018年1月16日～2月7日期间,对装粮高度11 m的稻谷立筒仓(约650 t)采用自然冷空气进行智能化降温通风,分别采用5.5 kW和2.2 kW的离心风机上行式通风,风机运转条件是粮堆与大气温度之差≥3℃,粮堆平衡绝对湿度(EAHg)≦大气平衡绝对湿度(AHa)。结果表明,风机自动化运行时间主要在夜间,采用5.5 kW风机的301号仓粮堆平均温度由19.2℃降到13.8℃,风机运转了72.9h,单位能耗是0.087 kW·h t~(-1)℃~(-1);采用2.2 kW风机的501号仓粮堆平均温度由20.9℃降到12.4℃,风机运转了148.6 h,单位能耗是0.047 kW h t~(-1)℃~(-1),与当地人工控制的吸出式下行降温通风单位能耗比较,显著节约电能54%～75%。两个智能化降温通风仓通风结束后粮堆水分保持不变。与对照仓比较,采用低功率离心风机进行智能化降温通风后的稻谷出米率和加工品质有提高的趋势。这说明稻谷立筒仓智能化通风期间整个粮堆湿热分布均匀,不发生水分迁移。     

通风过程中进风相对湿度对仓储粮堆温度和水分的影响研究

温度和水分含量是两个重要的物理变量,在研究谷物储存时品质变化起到很大作用。通风用于冷却粮堆并保持温度恒定,以防止水分迁移。良好的通风条件对粮仓内存储安全有显著影响。目前,通风空气相对湿度对粮堆水分影响的研究相对较少。采用数值模拟和实验研究相结合的方式,探索和比较因不同进风相对湿度而引起的通风过程中仓储的小麦温度和水分变化规律。结果表明:进风相对湿度较低时冷却干燥效率更高,小麦粮堆降温更快速,并将昆虫和霉菌的活动保持在较低水平。     

基于GWO-BP神经网络及粮食压缩实验对粮食孔隙率的预测

孔隙率是影响粮堆内热湿传递的关键参数,为探究粮仓中散装粮堆孔隙率的分布规律,通过开展粮食压缩实验来获取不同的粮食种类在不同水分含量和竖向压力条件下的孔隙率。提出了一种基于灰狼算法优化BP(GWO-BP)神经网络的粮食单元体孔隙率预测模型,并将该模型与BP神经网络模型、随机森林模型的孔隙率预测结果进行对比,最后利用粮食单元箱实验对该模型的泛化能力进行验证。结果表明,GWO-BP神经网络模型的孔隙率预测性能最佳,该模型的评价指标R2为0.960 5、RMSE为0.013 7及MAE为0.0131,均在允许的范围内。本研究为粮食孔隙率的确定提供了一种神经网络预测的方法,为深入开展粮堆多场耦合分析提供了重要基础,为安全储粮提供了理论支持。     

Storage of grain in experimental silos functional principle,and reproducibility of results in simultaneous experiments and in experiments separated in time

The construction of experimental storage silos is described. Control of air humidity, temperature, air composition and quantity is possible with these: The influence of environmental factors on the life processes of cereal grain, microorganisms, and pests can be studied. Samples of the stored material can be taken during the experiment without disturbing the storage conditions The results of simultaneous experiments correspond well to those of experiments separated in time. The influence of environmental factors on microflora, germinating capacity and respiration is discussed. With the equipment here described it mil be possible to carry out reproducible storage experiments on seed, feedstuff, grain and vegetables etc., and to study the influence of exactly characterised changes in the environment on the keeping qualities of the stored material.     

三种不同通风道对浅圆仓通风效果的模拟研究

基于多孔介质流动和热湿耦合传递理论,推导得到了浅圆仓的粮堆内部动量方程、能量方程和水分守恒方程,通过数值求解法解决仓储粮堆的自然对流、热量传递和水分传递之间的问题。采用Fortran编程的方法,针对浅圆仓的十字型通风道、环型通风道、组合型(十字型加环型)通风道的通风效果进行了数值模拟分析。结果表明:组合型通风道相比其它两种通风道仓内气流分布更加均匀,降温保水效果最好,更有利于粮食的安全储存和节能降耗。为浅圆仓通风道的选择和设计提供了理论指导和依据。