基于多场耦合理论浅析浅圆仓局部结露机理

为剖析冬末春初之际浅圆仓表层粮堆易发生结露机理,本研究以天津地区的钢板浅圆仓中所储的小麦粮堆为研究对象,重现了粮堆的温度场与水气分压场云图,显示了温度、湿度、微气流等主要非生物因子和粮堆自身热特性的影响而出现了温度和水气分压的分层现象。运用多场耦合理论分析得到,在温度差和水气分压压力差的作用下,粮堆中"冷区域"和"热区域"的微气流流动方向和水分的扩散方向会呈现出不同趋势。在其方向一致之处,水分扩散作用加强;反之水分扩散作用减弱。在低温季节的粮堆表层,两者方向相同,粮堆表层出现水分持续聚集现象;加之低温环境的影响,在粮堆表层易形成结露。本研究将为粮堆局部结露过程定量分析提供新视角。     

广东地区浅圆仓玉米粮堆温度分布规律研究

为了解浅圆仓玉米储藏全年的粮堆温度变化规律,采用实仓调查的方法分析了广东地区一浅圆仓玉米入仓后第一年粮温在垂直方向和水平剖面上的变化,并通过温差和露点评估了粮堆表层的结露风险。结果表明：在垂直方向上,粮面下5 m范围内粮食受夏秋季太阳热辐射影响,温度超过20℃的时间在2个月以上,空调控温工艺能将仓温和表层粮温有效降低至25℃及以下,但在秋季空调关闭后,粮面下9 m范围的粮温有不同程度反弹升高;在水平剖面上,内外圈温差明显,温差大小受粮层深度和季节影响,同时受仓体周围遮挡物影响,阳光直射多的方向粮温高于其他方向;粮堆表层内圈范围在空调控温前结露风险较高。     

半地下双层浅圆仓静态储粮温度场的数值分析

粮食温度是影响储粮安全的最重要因素之一,为揭示半地下双层浅圆仓的储粮温度场分布规律,本文建立了地上浅圆仓和地下仓的粮堆数学分析模型,并通过现场实验结果验证了模型的有效性。以此为基础建立了半地下双层浅圆仓数值模型,分析低温入粮后静态储藏1年期间的粮堆温度场变化规律。结果表明：半地下双层浅圆仓地上层靠近仓壁2 m内的粮温受外界气温影响变化明显,温度范围在10.62～27.37℃,地下层粮温常年处在准低温状态,平均温度不超过地下恒温区温度17℃;入冬时地上层粮堆在距仓壁1～3 m之间会短期形成一个热量聚集区,导致近仓壁处粮堆温差较大,随后外围区温度缓慢降低,形成“热心冷皮”;仓壁的保温隔热措施可有效减小气温对粮温的影响,地上层夏季最高粮温较未做保温的地上浅圆仓低3.86℃左右。研究结果可为半地下双层浅圆仓的推广应用提供技术支持。     

浅谈浅圆仓的储粮特点

根据浅圆仓结构、大粮堆特点和20年的使用情况,总结出浅圆仓的储粮特点。在生产过程中,发挥浅圆仓保温性好和设施配套齐全的有利条件,通过运用相应的仓储设施、改进管理模式,实现浅圆仓的控温储粮、消除"来粮质量参差不齐"、"结顶、挂壁"、"安全操作"等不利因素的影响,确保浅圆仓储粮的安全。     

大豆结露过程中湿热传递规律研究

为研究粮堆结露过程中水分迁移特点及温湿度场变化规律,将含水量12%的东北大豆放入温差15℃(冷热源分别为15、30 ℃)的模拟仓中储藏24d,分析大豆粮堆不同部位水分变化、粮堆温湿度场分布及结露部位温湿度变化,揭示了大豆粮堆结露过程中温湿度变化规律、水分迁移特点。结果表明,大豆粮堆在模拟仓冷热壁温度作用下产生了温差,由此形成的微气流带动水分子迁移,聚集于低温部位,致使大豆在近冷壁面上层结露;结露部位的粮食温度下降,最后趋于稳定,平衡温度在20.6℃左右,相对湿度先降低后升高,存在一个相对湿度最小值点;储藏过程中近热壁面大豆粮食水分下降,近冷壁面上层粮食水分升高,高湿区域不断扩大,粮堆由结露逐步发展为发霉。     

谷物冷却机降温通风粮温变化规律实验研究

科学高效使用通风设备对粮仓通风,可有效控制粮堆温度,保障粮食储藏安全。为探究谷物冷却机通风过程中的粮堆温度变化规律,采用谷物冷却机先后对2个浅圆仓、3个超高大平房仓进行冷却通风对比实验。结果表明,浅圆仓通风效果良好,温度迁移速率约为1.7～1.9 m/d,通风11 d后会降低整仓粮温,无通风死角;平房仓通风过程中会形成风道,打乱粮堆原始冷心,有效降低平均粮温但无法实现整仓粮温均匀降低,存在通风死角。     

钢筋混凝土浅圆仓中大豆粮堆温度场的研究

为研究大豆在机械通风过程中的温度变化,以华北地区内径为30 m、装粮高度为20 m的钢筋混凝土浅圆仓为研究对象,基于多孔介质传热传质理论,利用数值模拟软件COMSOL建立大豆储藏过程中粮堆内部温度变化的数值模型,利用此模型对机械通风过程浅圆仓大豆粮堆温度场进行了分析,并预测了不同初始粮温和装粮高度条件下仓内粮堆温度变化过程。结果表明：随着与风道距离的增加,粮层温度变化幅度由剧烈逐渐变得缓慢;粮堆热阻的存在导致热量在整个粮堆的传递过程表现出一定的迟滞性,从而使整个粮堆温度分布不均;初始粮温分别为12、14、16、18、20℃时,机械通风86 h后仓内粮温分别降至4.9、6.2、7.3、8.4℃和9.6℃,分别下降了59%、56%、54%、53%和52%,在相同边界条件下,初始温度较低的粮堆,粮温降幅较大;机械通风过程,不同装粮高度(18、19 m和20 m)的粮堆温度变化差异呈现先增大后减小的趋势,在机械通风19 h和110 h后,装粮高度相差1 m时,粮堆之间温差分别为0.1℃和0.6℃,在机械通风结束后,仓内粮堆温度分别为0.3、0.5℃和0.9℃,此时装粮高度相差1 m时,粮堆之间...     

支风道高度对浅圆仓径向通风的影响

机械通风是粮食仓储过程中调控粮堆温湿度、保证储粮品质的有效方法。浅圆仓通常采用地槽通风,但存在通风均匀性差、阻力大、能耗高等问题。目前,浅圆仓径向通风技术研究逐步深入,其通风管网的合理布置是浅圆仓径向通风技术标准化应用和确保其通风效率的关键。本文通过数值模拟的方法,研究了支风道高度对浅圆仓径向通风流场、降温速率、降温均匀性及水分损耗的影响。结果表明,浅圆仓直径为25 m,装粮线20 m时,支风道高度为12.5 m时粮堆降温速率最大,可达到0.051℃/h,粮堆温度变异系数整体达到15.61%;浅圆仓径向通风系统支风道高度h与粮堆平均降温速率Y的满足Y=0.020 3+0.003 86 h-1.22×10^-4h²方程,R²值为0.97;支风道高度的增加对粮堆整体水分影响较小,但是对粮堆表面水分影响较大。     

自然冷源蓄冷低温热管储粮中防止结露的方法研究

为了解决自然冷源蓄冷热管储粮中管壁周围粮层结露的问题,研究提出了在热管组结构中添加电磁阀,通过热管周围粮堆孔隙空气的露点温差来控制电磁阀的开启,进而控制热管中制冷剂的运行,避免结露;设计制作了微型粮仓温湿度测定装置,研究了粮堆孔隙空气相对湿度和露点温差随温度的变化,揭示了电磁阀温控与结露的关系。结果表明:在5~20℃储粮温度范围内,粮食籽粒含水量越高,粮堆孔隙空气的露点温度越高,露点温差越小;自然冷源低温热管储粮仓(小麦仓)热管组结构中电磁阀温控设定计算公式为:y=-0.214 9x3+7.439 x2-86.384 x+343.43(其中y为电磁阀温控设定值;x为小麦籽粒含水率)。为热管技术在粮库中的应用提供依据和技术支持。     

围护结构对浅圆仓粮堆温度模拟的影响研究

针对围护结构材质为钢筋混凝土的浅圆仓，为了准确模拟外部环境对粮堆温度的影响，研究建立了符合局地气候条件的“粮堆—围护结构—环境”传热模型。通过在粮堆模型外部增加围护结构区域并考虑其传热性质，使得建立的模型可以体现出粮仓围护结构对粮堆与外部环境温度之间传热过程的迟滞效应。在此基础之上，以济南市2021年5月至9月的逐时大气温度数据作为输入，模拟了不同围护结构传热参数设定对粮堆温度演化的影响，模拟结果表明，围护结构的物性参数会对粮堆温度的数值和波动幅值产生影响。因此，在模拟围护结构材质为钢筋混凝土的浅圆仓内部粮堆温度演化时，考虑围护结构的传热作用是模拟结果准确的重要前提。     

地下生态粮仓中粮食温度场的试验与数值仿真

粮温是影响粮食安全的重要因素,论文采用地下模拟试验、工程性试验与数值仿真相结合的方法,研究了地下生态粮仓的粮食温度变化规律。通过在试验仓内布设测温电缆,定时定点监测温度,获取仓内各测点的温度变化规律。以地下储粮环境条件为基础,构建了模拟试验仓的物理模型,用数值方法分析了仓内粮食的温度场,并与试验结果对比,验证了数值方法的有效性。据此对工程性试验仓不同入仓时间的粮食温度场进行了数值分析,发现地下粮仓入粮应优先选择冬季,夏季入粮时因粮温较高应采取适当方式(如机械通风)降低粮食温度,以实现低温储藏。研究表明:埋深较深的工程性试验仓的储粮效果优于模拟试验仓;地下生态粮仓仓内粮食温度随着储存时间的增加基本保持稳定,且逐渐趋于地温;模拟试验仓粮温稳定在20℃左右,工程性试验仓粮温稳定在17℃左右,而对应地上仓平均粮温在25℃左右,局部粮温高达30℃,随季节变化较大。因而地下生态粮仓具有恒低温储粮的优势,有利于保证粮食品质和储粮安全。     

小麦储藏水分、温度和真菌生长危害进程预测的研究

对小麦储藏水分、温度、真菌最初生长时间和危害进程进行了初步探索性研究。采用喷雾着水方法将样品水分调至13.2%、13.6%、14.0%、14.5%、15.1%、15.5%、16.9%,分别于10、15、20、25、30、35℃恒温箱模拟储藏,定期检测各样品真菌生长变化情况,周期为120 d。结果表明,小麦在不同温度储藏,随着温度增加,真菌生长速度加快,30℃时达到最高,35℃时生长速度降低。在6个试验温度中,从安全和经济角度评价,最佳储藏温度为20℃;16.9%水分的小麦,由于出现一些青霉生长,即使低温储藏,这个水分仍存在着较大风险;根据上述研究结果,研究首次提出了小麦储藏水分、温度和真菌最初生长关系曲线,小麦在不同温度下储藏,真菌危害进程所需的时间。由于储粮真菌生长影响因素的复杂性,本试验数据仅供参考。     

准静态仓储粮堆温度场的CFD模拟

现有仓储粮堆数学模型难以有效模拟实际粮堆温度的变化过程.本试验应用计算流体力学(CFD)方法模拟研究了仓储粮堆在不通风情况下温度场的变化情况,根据粮仓结构和仓外环境条件,通过确定模拟区域、网格划分、模型选择,确定了合理的CFD模拟方案,得到并分析了两种不同尺度粮仓内仓储粮堆温度随季节变化过程的模拟结果.通过对准静态仓储粮堆内部温度随环境温度变化过程的分析,为仓储通风系统的优化设计提供了有价值的参考依据,为进一步的模拟研究奠定了良好基础.     

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。     

基于温湿度场云图的稻谷粮堆状态和结露风险分析

以稻谷为研究对象,利用温湿度一体传感器,模拟实际粮仓中容易发生结露区域以开展不同位点的监测,测得从冬季到夏季粮堆不同位点的温度和相对湿度;运用矩阵实验模拟软件（MATLAB）绘制粮堆温度场、湿度场云图,追溯分析了稻谷温湿度场分布及时空变化;基于粮食平衡绝对湿度与露点温度等模型（CAE模型）推算了稻谷粮堆危险点所处的不同状态（平衡态、饱和态、吸附态或解吸态）和探究其变化规律,为减小储粮损耗和实现储粮安全提供理论依据。     

高大平房仓双侧吸出式斜流通风数值模拟和实验的比较研究

本研究基于数值模拟方法,对高大平房仓双侧吸出式斜流降温保水通风实验工况进行了数值模拟仿真,分析了在双侧吸出式斜流通风过程中粮堆温度和水分的变化规律,对实验数据与计算机模拟结果进行了对比分析。同时,探究了斜流通风与横向通风相结合时的降温保水效果。研究发现,采用双侧吸出式揭膜斜流通风,在通风空气温度和湿度合适的情况下,可以实现高大平房粮堆上部的快速降温保水效果。在进行斜流通风后,再适当地进行一段时间的横向通风,就可以有效地降低粮堆底部的粮温,而且粮堆水分基本不变。斜流与横向相结合的通风方式可以实现储粮快速降温保水效果。     

基于BP神经网络方法的高大平房仓温度场预测研究

国家粮食储备多以平房仓为主要存储仓型,储粮粮堆在夏季时受到外界持续传热而会达到较高温度,而且微生物生长繁殖会进一步引起粮堆内部发热,对安全储粮产生危害。为了确保储粮品质,控制储粮温度,粮仓温度场预测系统的研究与应用就愈显重要。基于神经网络模型,以BP神经网络预测模型为主要研究对象,并选取典型高大平房仓实际粮情监测数据为实例,在MATLAB平台进行仿真,通过实测数据进行训练,构建实测模型。分析了粮食温度场的影响因素,采用SPSS统计学软件确定了影响因素的权重大小,并采用神经网络方法验证了主成分分析的结果。     

小麦淀粉老化动力学及玻璃化转变温度

采用差示扫描量热法研究不同温度及储藏时间下小麦淀粉不同组分(小麦总淀粉、小麦A淀粉、小麦B淀粉)的老化动力学及最大冷冻浓缩状态下玻璃化转变温度(glass transition temperature of the maximally freezeconcentrated state,T_g’)。测定小麦淀粉各组分于-18、-5、4、22℃储藏3~21 d的老化度、T_g’及非冻结水含量。结果表明,不同淀粉组分在-18℃下储藏未发生老化,而在-5、4、22℃条件下储藏会发生老化,且4℃时的老化度最大,22℃时的老化度最小,-5℃时的老化度居两者之间;小麦B淀粉的T_g’比A淀粉的T_g’高。小麦淀粉不同组分老化动力学存在差异,小麦A淀粉的老化度较总淀粉及B淀粉大;非冻结水的含量对不同组分小麦淀粉T_g’有很大影响。     

多功能储粮安全现场快速检测分析仪的研究（网络首发、推荐阅读）

粮食在仓储过程中会受到生物场和非生物场等诸多方面影响,从而导致易出现发热、霉变、结露以及虫害等现象,迫切需要研发便捷、快速、多功能和高精度的现场检测工具。多功能储粮安全现场快速检测分析仪针对实际储粮管理的需求,在多点高精度检测温度、湿度和CO2浓度的基础上,以模型和算法推算储粮水分、水分活度、绝对湿度、积温、积湿、J/Q值和绝对水势,对推算结果进行图形化表达,辅助判定安全、结露、发热、霉变等储粮状态、选择机械通风作业参数,并进行智能控制。初步应用结果表明,该仪器对粮仓管理能够提供有效技术支撑,具有良好的应用前景。