储粮保水降温通风原理及应用

第 31卷第 1期 2010年 2月
河南工业大学学报 (自然科学版 ) Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition)
Vol. 31, No. 1 Feb. 2010
文章编号 : 167322383 (2010) 0120074206
H /m
6 6 6
γ s
/
( kg·m - 3 )
760 590 750
q/ (m3 ·h - 1 ·t - 1 )
<8 < 12 <6
由表 1可知 ,玉米所要求的保水通风量最小 , 稻谷较大 ,小麦居中. 2. 2 保水降温通风的通风方向
因为进出粮堆的气流含湿量 din、dout与气流 温度 ta 和相对湿度成正比 , 根据 M =ρqf ( din dout ) ,其中 , d ( kg / kg) = 0. 622 ×RH ×Psb / (B RH ×Psb ). 当进仓气流温度和相对湿度一定时 , 减小出仓气流温度和相对湿度可降低粮食失水. 因而 ,逆粮层温度梯度方向通风 (从粮层温度高 处向温度低处通风 )可有效降低出口温度 ,从而 降低 din. 当温度梯度变化很大时 ,先顺粮层温度 梯度方向通风 ,当温度梯度较均匀时 ,为降低出仓 气流的温度和相对湿度 ,逆粮层温度梯度方向通 风 (从粮层温度高处向温度低处通风 ) ,并尽量采 用吸出式通风以减少进仓气流的温升 ,保持较高
318
382
6
10
0. 012 67
193
343
412
6
11
0. 013 93
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6
12
0. 015 20
246
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6
13
0. 016 47
274
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0. 017 73
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6
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0. 019 00
330
480
577
6
16
0. 020 27
360
510
的相对湿度. 2. 3 保水降温通风的环境空气条件
近似判断通风过程是保水 、增水还是脱水 :当 RH大气 + ( 大t 气 - 粮t 层 ) ×5% > RH粮平衡 时 , 为粮堆的 通风增湿过程. 当 RH大气 + ( 大t 气 - 粮t 层 ) ×5% < RH粮平衡时 , 为粮堆的通风降水过程. 当 RH大气 + ( 大t 气 - 粮t 层 ) ×5% = RH粮平衡 时 , 为粮堆的通风保 水过程. 当 RH大气 + ( 大t 气 - 粮t 层 ) ×5% ≥RH粮平衡 时 ,为粮层的通风结露过程. 其中 , 粮t 层 为整个粮 层的平均温度 ; 大t 气 为周围大气的温度 ; RH大气 为 大气相对湿度 ; RH粮平衡为粮堆平衡相对湿度.
H ( Pa) = 918α·β·h (γs ·q ·h ) b + 150 = 918 ×1155 ×681 ×6 ×( 0176 ×10 ×6 /3600) 11321 +
150 = 343 H风 ( Pa) = 112H = 112 ×343 = 412 对于 6 m 装粮线的小麦平房仓 ,也可根据选
储粮保水降温通风原理及应用
崔忠艾 1 , 魏 雷 2 , 王远成 3
(1. 山东商务职业学院 ,山东 烟台 264670; 2. 河南未来机电工程有限公司 , 河南 郑州 450001; 3. 山东建筑大学 热能学院 ,山东 济南 200014)
摘要 :基于传热传质理论 ,建立和分析了储粮通风过程中粮堆热量和质量传递模型 ,对储粮保 水降温通风原理和工艺进行了研究 ,提出了工艺参数和操作条件 ,并通过实仓试验证实了保水 通风技术的应用效果. 关键词 :粮食储藏 ;传热传质 ;保水通风 中图分类号 : 文献标志码 : B
1. 1 储粮通风中的传热模型及特征 保水降温通风的过程实质上是气流与粮堆之
收稿日期 : 2009211204 作者简介 :崔忠艾 (19612) ,男 ,山东烟台人 ,副教授 ,从事粮食储 藏检验教学与研究.
间的热湿交换的过程. 根据多孔介质传热传质理
论 ,气流与粮堆之间的传热量 [ 1 ]为 :
75
堆中某个截面 A 时气流主流的含水量 , kg /m3 ;ρ 为气流的密度 ; cp 为空气的定压比热容.
从式 (2)可知 ,储粮通风的水气交换量 (传湿 量 )M 与通风速度 u的 0. 75次方成正比 ,与粮层 平衡相对湿度下的粮粒表面空气绝对湿度 Cw 和 气流主流的绝对湿度 Cf 的差值 ΔC 成正比 , 即 M ∝ u粮层 0. 75ΔC. 因此 ,含水量差值对传湿速度的影 响比通风气流速度 (通风量 )的影响更大.
2 工艺条件
2. 1 保水降温通风的通风量
由粮堆空气流动及传热传质理论可知 ,降温
通风过程中 ,要保证粮堆水分不降低 ,则需使 ΔC
为零 [ 1 ] ,要使储粮水分降低较小 ,则必须使粮堆
内的气流保持为层流状态 ,即 Re < 10,从而使气
流与粮粒表面的水气交换降至最低.
q (m3 / h·t)
<
降温通风时 , 大t 气 < 粮t 层 . 即 大t 气 - 粮t 层 < 0. 即 使 RH大气 = 100% , 但在粮层与气流接触表面 , 恒 有 RH大气 + ( 大t 气 - 粮t 层 ) ×5% < 100% , 不会结露. 因此 ,只要 大t 气 < 粮t 层 , 不管大气相对湿度如何 , 在 进行通风降温的过程中 ,都可以避免结露 ,尽可能 选择大气相对湿度较大的时机 , 例如夜晚或阴天 进行通风 ,可减少粮堆水分的损失.
0 引言
机械通风在粮食储藏中具有降温效果显著 、 费用较低等特点 ,在确保储粮安全方面 ,发挥着至 关重要的作用. 目前对高大平房仓新入小麦 ,普遍 采用较大功率的离心式通风机进行通风 ,虽然达 到了较好的均温和降温目的 ,但是新粮水分损耗 较大 ,通风电耗较高 ,增加了储粮成本 ,影响了单 位储粮效益. 因此 ,在储粮过程中进行机械通风 时 ,减少储粮水分损耗 ,降低通风能耗 ,在安全储 存粮食的前提下 ,争取效益的最大化 ,成为近年研 究的重要课题.
Φ =λN u A ( tw - tf ) / d
(1)
式中 :λ为气流的导热系数 , W / (m ·K) ; A 为粮
堆通风截面的面积 ; tw 是粮堆通风截面 A 上粮层 的温度 , ℃; tf 是穿过粮堆通风截面 A 时气流的温 度 , ℃; d为粮粒的平均直径 ; N u 为粮堆内部对流 换热的努谢尔特数 , N u = ( ( 1. 18R e0. 58 ) 4 + ( 0. 23 ( Re / ( 1 - ε) ) 0. 75 ) 4 ) 0. 25 , 其中 , Re 为雷诺数 , Re = ud / v,ε为粮堆的孔隙率.
由式 (1)可以看出 ,在粮堆热物性参数一定 的情况下 , 储粮通风的传热量 Φ 与通风速度 u
( Re )的 0. 75次方成正比 , 与粮温 tw 和气流温度 tf 的差 Δt成正比 ,Φ = u0. 75 ( tw - tf ) . 因此 ,温度差 对降温速度的影响比通风气流速度 (通风量 )的
表面的水气浓度差即湿度差驱动的 ,这种传质称
为对流传质. 粮堆某一截面对流传质的水气交换
量 [1]为 :
M =α/ρcpA ( Cw - Cf )
(2)
式中 : Cw 为粮堆中某个截面 A 上粮层平衡相对湿
度下的粮粒表面空气含水量 , kg /m3 ; Cf 为穿过粮
第 1期
崔忠艾等 :储粮保水降温通风原理及应用
择或计算得到的单位通风量 q, 从表 3 中选取风 机全压 H风 .
表 3 平房仓通风参数计算值
粮层高度
单位通风量
表观风速
粮层阻力 通风阻力 风机全压
h /m
q / (m3 ·h - 1 ·t - 1 )
V / (m·s- 1 )
H粮 / Pa
H / Pa
H风 / Pa
6
1
0. 001 27
9
159
保水降温通风是以较小的风量通过粮堆 ,在 保证粮堆水分基本不变的前提下对粮堆降温的工 艺操作. 其目的是 :冷却谷物到周围空气的温度 , 以减缓或阻止粮食变质的速度 ;保持整个粮堆恒 温 ,避免由于温度梯度的存在而导致水分的迁移 ; 降温通风过程中 ,保证粮堆水分不变或粮堆水分 降低很小.
1 基本原理
q
=
Cg
11005ρτ
ln
( t1 - tin ) ( t2 - tin )
=
11005
1151 ×112
×168
ln
(20 - 5) (10 - 5)
= 010082 m3 / kg·h = 812 m3 / h·t
= 112 kg /m3 在计算的基础上 ,保水通风选取较小的单位 通风量 ,一般选 q = 4～8 m3 / h·t. 3. 1. 2 通风系统阻力和风机全压计算
则风机全压为 : H风 ( Pa) = 112H = 112 [ 918·α·β·h (γs ·q
·h) b + 150 ] 由上述通风系统阻力和风机全压计算公式可
知 ,系统阻力和风机需要的压力主要由粮层高度 和单位通风量决定 ,此外还与粮种有关 ,即与粮食 的物性参数有关.
例如 ,对于 6 m 装粮高度的小麦仓通风设施 , 单位通风量为 10 m3 / h · t时 ,通风系统总阻力 约为 :
影响更大. 所以 ,在对粮堆进行通风冷却降温的过