仓储稻谷黄变的数值模拟研究

研究温湿度的影响可为稻谷储藏时预防稻谷黄变提供精确的理论指导。文章基于多孔介质的传热传质理论和局部热平衡原理,建立了仓储稻谷自然储藏过程中粮堆内部流动和热湿耦合传递的数学模型,结合稻谷黄变动力学模型,采用数值预测的方法模拟分析了不同工况下密闭储藏时仓内粮堆内部温度和水分的分布规律以及稻谷黄变规律。结果表明：稻谷的黄变受储藏环境的影响较大,恒温、恒湿工况下,稻谷的黄变与时间呈线性关系,且随着时间的增加黄变越来越严重,高温、高湿下稻谷更容易黄变;随着粮温的升高,春夏季较秋冬季稻谷黄变较快;在相同的储藏环境中,当稻谷的初始水分为19%时,稻谷的黄变速度明显更快;稻谷在储藏过程中,靠近仓顶和仓壁交界附近区域的稻谷黄变严重。     

就仓通风时粮堆内部热湿耦合传递过程的数值预测

基于多孔介质传热传质的理论,建立了通风储粮过程中控制粮堆内部热量和水分传递的数学模型.借助数值模拟的方法对就仓通风时粮堆内部热湿耦合传递过程进行了预测,得出了就仓通风时粮堆内部热量和水分迁移的基本规律.     

偏高水分稻谷储藏过程中湿热转移规律及结露临界参数

稻谷在储藏过程中因季节交替引起结露现象而发生板结、霉变和虫害,为减少稻谷的质量损失,将水分含量为14.35%±0.48%的偏高水分稻谷置于立方体模拟仓中,设置模拟仓的两个中空仓壁温度分别为0、40℃,模拟季节交替时稻谷储藏所处环境,研究偏高水分稻谷在季节交替时期粮堆内部温度变化规律、水分迁移特点,确定稻谷粮堆结露发生的位置、时间。运用Matlab模拟软件重现了稻谷粮堆温度场分布变化规律。结果表明:偏高水分稻谷在模拟仓内储存期间,粮堆内部和外部之间存在温度差,使得稻谷粮堆内部形成了冷热微气流循环以及倾斜的冷热峰面,粮堆内部的水分随着热气流向低温部位移动,水分集聚于模拟仓低温部位,最终导致粮堆结露现象的发生;偏高水分稻谷在粮堆环境温差40℃储藏48 h后,在粮堆低温部位即模拟仓近冷壁面上层(D'面第1层)发生结露现象,稻谷粮堆结露温度为7℃。研究发现粮食种类、水分含量以及粮堆内外温差等不同,结露临界参数也不同。     

储粮通风模型的构建及其应用分析

温度和水分是小麦安全储存过程中2个非常重要的影响因素,对粮堆通风过程进行模拟仿真可以实现粮堆通风过程中粮温和水分含量的有效监控,确保储粮安全。文章基于多孔介质的传热传质理论,建立了粮堆内的通风模型,运用Fortran编程对储粮通风时粮堆内部热湿耦合传递过程及温度和水分变化规律进行了数值求解,并在昌乐县鲁中粮库通风期间进行了6 d的通风实验测试,将模拟结果与实测数据进行对比。结果表明:模型预测的温度、水分含量与其相应的实测数值的变化趋势相吻合,粮堆的水分含量最大相差0.93%,温度差值最大为2.1℃,偏差在可接受范围内;相同的工况下,采用建立的通风模型,Fortran编程模拟时间仅为0.256 s,耗时短,模型操作方便;通过程序调整物理参数,该模型也可以应用于其他具有复杂生物特性的物质储存中,有利于物质的安全储存,减少储存中的损耗。     

就仓干燥粮食温度和水分的实验模拟对比

粮堆的通风干燥是粮食干燥的主要形式,粮食的干燥过程实质上是多孔介质热湿耦合传递的过程.本文借助实验研究和数值模拟的方法,针对利用太阳能／热泵联合就仓干燥粮食的热风随时间变化的情况,采用综合温度和空气绝对湿度作为瞬态边界条件,对干燥过程中粮食内部温度和水分的变化进行了模拟研究.模拟结果表明干燥150h后小麦水分达到安全水分13.6％(干基),而实验结果表明干燥135h后达到安全水分13.6％(干基),二者对比相差不大且模拟温度与试验温度吻合较好.     

高大平房仓横向与竖向通风的数值模拟及分析

机械通风是调节高大平房仓粮堆温湿度的有效方式,对横向和竖向通风方式下粮堆内部热湿耦合传递规律进行分析,可为实际储粮仓的最佳通风条件设置提供重要依据。文章建立了高大平房仓的物理模型,采用计算流体动力学软件,模拟了横、竖向通风下粮堆的温度和水分分布,分析了温度水分均匀性指数和通风能耗。结果表明:进风湿度会影响粮堆的水分分布,由于粮堆内部吸湿与解吸湿过程更快达到平衡,因此横向通风方式粮堆内部的保水性能更好;相较于竖向通风,横向通风系统具有通风路径长、温度和水分分布均匀性好等优势;横向通风单位阻力小,空气流动速度快,相同温湿度条件下其降温调湿的效率更高。     

储粮仓横向保水通风的数值模拟及对比研究

粮仓横向通风方式相比于传统的竖直通风方式,便于粮食装卸,但其通风跨度大,粮堆内部的温度和水分分布复杂,对储粮横向保水通风的模拟对比研究,可以为安全储粮提供参考依据。文章基于多孔介质的传热传质理论,建立了横向通风过程中粮堆热湿传递的数学模型,并对横向送风温湿度不同的工况进行模拟和分析。结果表明:当进风空气与粮堆的相对湿度差为0时,粮堆内部吸湿与解吸湿过程会很快达到动态平衡,既保证了降温又使粮堆水分降低幅度很小;进风温湿度一定,通风时间越长能耗越大,因此通风时间不宜过长,横向通风时间为120～144 h;通风天数相同的情况下,相比于传统的竖直通风方式,采用横向通风方式可以实现高效降温的效果,并且反向通风能有效降低粮堆的平均温度。     

圆筒仓储粮通风微环境模拟研究

圆筒仓内的微环境是由温度、水分、干物质损耗、谷蠹等构成了复杂的生态系统。对圆筒仓储粮通风微环境进行模拟研究,可为粮食的安全储藏提供理论依据。文章基于仓储粮堆内部自然对流、热湿耦合传递的数学模型,采用Fortran语言编译程序,模拟分析了粮堆内部的自然对流、热量传递和水分传递之间的问题,研究了通风过程中粮堆内部的干物质损耗、谷蠹的变化规律,并将模拟结果与通风实验数据进行对比分析。结果表明:模拟数据和实验数据较为吻合,其中温度、水分的最大误差分别为2℃和5.9%,其误差在粮食安全储存可接受范围之内;相对其他CFD模拟软件而言,设计的Fortran程序模拟时间极短(47s),且程序不限粮种,只需调整物性参数;温度和水分近似呈对称分布,而且太阳辐射导致靠近壁面的温度高于粮仓中心的温度;干物质损耗和谷蠹在粮仓中分布会受温度和水分的影响。     

杂质与不完善粒含量对进口玉米粮堆自发热过程中热量与CO2传递特性的影响

为研究不同杂质与不完善粒含量的进口玉米粮堆局部发热时热量与CO₂的传递特性,在实验室条件下对不同杂质与不完善粒含量(1%+8%,3%+11%,5%+15%)的进口玉米粮堆(湿基水分含量14.0%)中心点加入高水分进口玉米(湿基水分含量20.0%),在20～25℃室内环境储藏40 d。结果表明：各监测点温度均呈现先上升后下降的趋势;随着与中心发热点距离的增加,各监测点温度升高速率降低,最高粮温与最终粮温降低;随着粮堆中杂质与不完善粒含量的升高,中心发热点温度升高速率降低,最高粮温与最终粮温升高,其余监测点的温度升高速率降低,最高粮温也降低,但最终温度升高;粮堆整体CO₂扩散速率由大到小的顺序为中层、下层、上层,随着粮堆中杂质与不完善粒含量的升高,各监测点的CO₂体积分数升高速率变快,最高体积分数升高;储藏40 d后中心发热点的脂肪酸值和霉菌数随着粮堆杂质与不完善粒含量的升高而上升,水分含量反而下降。研究结果可以进一步为粮堆发热点的发现、监测和控制提供基础数据,对进口玉米储藏过程中的异常粮情监控和预防做出指导。     

静态粮堆就仓通风的数学模型及模拟研究

小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素。迄今为止,相关研究人员设计了多种数学模型来预测通风过程中小麦堆的温度和水分,然而这些模型一般需要占用大量的内存且计算周期很长。基于局部热质平衡原理采用Fortran程序设计了一套新的数学模型,有效地解决了这些问题。通过对不同通风情况下粮堆温度和水分变化的模拟研究,探索了粮堆通风过程中温度和水分变化的一般规律,并且首次提出R值(粮层内实际传递的水分与在平衡状态下传递的水分之比),使水分传递更加接近实际情况,通过与试验结果的比较,验证了该模型的准确性与可行性,对以后指导安全储粮具有非常重要的意义。     

静态粮堆冷却与干燥通风温湿度模拟研究

小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素,通风过程中小麦堆的温度和水分的模拟研究对于安全储粮具有指导意义。文章基于局部热质平衡原理采用Fortran程序建立了一套新的数学模型,围绕静态粮堆冷却与干燥通风过程,通过对不同通风情况下粮堆温度和水分变化的模拟研究,阐明了粮堆通风过程中温度和水分变化的一般规律。结果表明:对于小麦堆的干燥过程,小麦堆的温度先升高达到峰值26℃后又逐渐趋近于进风温度,随着通风时间的增加,小麦堆水分普遍降低;对于小麦的冷却过程,小麦堆的温度随着进风状态的改变而改变;通过模拟结果以及实验结果的对比分析,文中模型对温度的模拟结果的误差最大只有2℃,测量和预测水分的最大差值为1.19%。     

加速陈化对稻谷储藏品质和糊化特性的影响

为研究稻谷在储藏期间的品质变化,以广西生产的籼稻为对象,模拟高温高湿生态区的条件,对样品加速陈化(温度35℃、相对湿度75％),每隔30 d取1次样并对其储藏品质、糊化特性指标进行检测,探讨稻谷在储藏过程中的变化敏感因子.结果表明:随着储藏时间的延长,稻谷的水分含量、发芽率不断下降,直链淀粉、丙二醛含量随储藏时间的延长...     

南方地区10个稻谷品种解吸等温线与解吸等热分析

为了减少稻谷储藏及加工中的损失,提高加工过程整精米率和白度,采用静态称重法在10～35℃、RH 11.3%～96%条件下测定了我国南方地区6个长粒稻谷和4个中粒稻谷品种的解吸等温线,并分析储粮安全水分和解吸等热。结果表明:10个品种解吸等温线的平均值拟合的MCPE方程系数A、B、C分别为725.445、34.61、0.249。采用该方程分析15、20、25℃对应的解吸平衡水分,平衡相对湿度(ERH)为65%时,解吸平衡水分分别为14.16%、13.77%、13.42%;ERH为70%时,解吸平衡水分分别为14.91%、14.53%、14.18%;ERH为75%时,解吸平衡水分分别为15.78%、15.39%、15.04%。不同类型稻谷(长粒、中粒)在相同条件下的解吸安全水分值是相似的。当稻谷水分含量低于15%,以MCPE方程分析的解吸等热从4 670 kJ/kg急剧减少,之后随水分含量增加则缓慢减少到2 500 kJ/kg。尤其是在25～35℃,稻谷解吸等热从水分含量15%开始降低速度要缓于10～20℃,水分含量为17%的稻谷水分解吸等热接近纯水的汽化潜热。结果表明,储藏温度为15～20℃,稻谷入仓的水分含量可以控制在15.4%～15.8%。     

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

对两种水分含量(13.80%、15.30%)玉米在4个储藏温度(15、20、25、30℃)进行180 d的模拟试验。研究表明:在相同储藏期内,水分含量越高、储藏温度越高,游离脂肪酸含量和菌落总数越高,发芽势和发芽率越低;粮食水分、储粮温度对玉米的储藏品质影响明显。随着储藏时间的延长,玉米籽粒中的过氧化氢酶活性呈现下降趋势,且水分含量15.30%的玉米籽粒在25℃、30℃时各指标的变化要比水分含量13.80%的更快,而在15℃、20℃时,两种水分玉米籽粒的变化趋势相对缓和。因此,玉米脂肪酸值在不同储存条件下的超标控制点不同,水分含量15.30%的玉米在20℃、水分含量13.80%的玉米在25℃下的安全储藏期为180 d。本研究为应用"表干内湿、控温保水"储粮新工艺保存偏高水分玉米提供了理论依据与技术支持。     

不同仓型小麦品质变化的研究

通过对5种仓型的粮堆表层和中心部位小麦的发芽率、种子活力、呼吸强度、脂肪酸值、降落数值、面筋吸水率等品质的测定比较,表层小麦品质指标均差于粮堆中心部位低温状态的小麦品质,尤其是简陋仓储设施内的表层小麦品质更差;测定结果还表明,低温储藏条件下小麦储藏品质较为稳定,各品质指标变化缓慢,有利于保持小麦新鲜度.因此,低温储藏是值得大力推广的一种储粮技术.     

浅埋大型房式仓长期储粮热湿性能研究

针对浅埋大型房式仓长期储粮过程中存在的问题进行了试验研究,采用热湿传导理论对仓外不同深度土壤湿度进行了观测,结合储粮实践经过研究,提出了不同深度土壤湿度与仓内粮食水分变化趋势不存在内在联系,特别是对浅埋地下粮堆和仓内不同粮食热湿性能进行了分析论证,提出了一套长期储粮的理论依据.     

干燥、通风后期控温控湿技术

提出了准低温仓的控温控湿要求，仓库改建的控温条件和控湿条件以及干燥、通风后期控温控湿技术措施。使高水分粮食通过采用干燥、通风技术将水分降低后，其储粮温度和水分都能控制在准低温仓要求的低限水平，以延缓粮食陈化，保持粮食品质。     

不同环境条件下负压储藏对优质稻品质的影响

为研究不同环境条件下不同负压对稻谷品质的影响,以优质粳稻--武运粳23为研究对象,模拟西南中温低湿储粮区、华中中温高湿储粮区、华南高温高湿储粮区,设定常压对照和低、中、高3种负压(-0.52、-0.84、-0.97 kg/cm^2),储藏6个月,定期检测其脂肪酸值、发芽率、出糙率及黄度指数的变化。结果表明:与常压相比,负压条件下优质稻发芽率较低,因此,负压不宜储藏种子粮;负压对脂肪酸值、出糙率均有极显著影响(P<0.01);各环境条件下,高负压储藏的优质稻品质最佳;负压对黄度指数无影响(P>0.05);环境温湿度对各指标均有极显著影响(P<0.01),华南高温高湿条件下优质稻品质变化最大;通过方差分析对比各品质指标的F值可知,环境温湿度对优质稻品质的影响远大于负压。因此,负压储藏稻谷过程中,应首先控制储藏温湿度,其次选择较高的负压。     

小麦增水调质与微生物变化的研究

采用普通喷雾法对小麦进行增湿,结果表明,水分在5h内迅速向籽粒内部扩散,并逐渐趋向于籽粒水分的均衡,增湿温度、增水量和小麦品种对水分扩散速率没有明显的影响.在常规储藏条件下,水分不超过12 4%的增湿小麦带菌量稳定;在低温储藏条件下,水分不超过13 9%的增湿小麦带菌量稳定.同时,采用着色法探讨了干、湿粮麦混合时水分的变化规律.结果表明,温度、干湿比对混合麦的水分传递速率有影响.混合麦的总带菌量变化在同一比例的干麦和湿麦之间无明显差异;在不同比例的混合麦之间,随干湿比减小、储藏温度升高带菌量增加,霉变速率加快,储藏期变短.     

干燥,通风后期控温控湿技术

提出了准低温仓的控温控湿要求，仓库改建的控温条件和控湿条件以及干燥，通风后期控温控湿技术措施，使高水分粮食通过采用干燥，通风技术将水分降低后，其储粮温度和水分都能控制在准低温仓库要求的低限水平，以延缓粮食陈化，保持粮食品质。