考虑谷物呼吸的仓储粮堆热湿耦合传递研究

《考虑谷物呼吸的仓储粮堆热湿耦合传递研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第４３卷考虑谷物呼吸的仓储粮堆热湿耦合传递研究·２１·檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗檱檱粮食储藏技术檱檱殗殗檱檱檱檱檱檱檱檱檱考虑谷物呼吸的＊仓储粮堆热湿耦合传递研究亓伟１１，２１１王远成白忠权张中涛（１山东建筑大学热能工程学院２５０１０１）（２可再生能源建筑利用技术教育部重点实验室２５０１０１）摘要粮食作为生物性多孔介质，具有呼吸特性。一般粮食收获后，大部分时间在密闭不通风状态下存储。以粮堆内局部热湿耦合传递过程作为研究对象，分析了不通风状态下的圆筒形粮仓在自然对流条件下由于温度梯度影响而产生近似冬夏季工况的温度分布和水分转移，借助多物理场数值模拟软件（ＣＯＭＳＯＬ）进行

2、数值模拟，将粮食呼吸作用产热、产湿量以热源、湿源项考虑在数学模型中，通过对温度场、水分场的描述指导工程实践。关键词生物性多孔介质呼吸作用多物理场数值模拟传统谷物的收获季节一般是在高温多雨的夏季通过多物理场数值模拟软件（ＣＯＭＳＯＬ）进行数或秋季，北方部分地区甚至在低温高湿的初冬季学建模，将其特性以热源、湿源的方式添加到模型节。新收获粮食水分含量较大，对其干燥降低水分的源项之中；③研究考虑到粮仓上部区域存有空非常重要。粮食收获后，一般将其水分降至１２％气，所以将研究对象划分为双区域：多孔介质区域～１４％方可储存，这样在一年存储期内的大多数温和空气区域。通过模拟结果可以

3、指导粮仓现场的温度下粮食品质是安全的。谷物作为一种生物体，本湿控制，阐明粮堆内粮食霉变、结霜发生机理，为身具有一定的呼吸作用。对于粮堆环境来说，其生解决和减轻粮食霉变、结霜提供理论依据，同时对物特征的变化必将影响霉菌和昆虫等生物，对粮食研究粮堆内病虫群落分布规律有指导意义。的品质有一定损害，谷物自身呼吸对其内部物质来１仓储粮堆内多物理场理论简述说也有一定损耗。粮食干燥后储存，在较长一段时间内处于不通风状态，粮堆内流体流动为自然对粮食仓储在食品生产和供应系统中起着至关重流。鉴于粮食温度及水分对粮食品质的影响，研究要的作用。在储藏期间影响粮食损耗的因素有粮食温度和水分对

4、储藏粮堆内传热传质规律的影响十分水分含量、温度、昆虫、模具、地理位置、粮仓结［１］必要。构尺寸。粮食在存储期间，粮仓内的物理、化本文对仓储粮堆热湿耦合传递规律进行了初步学、生物活动影响着粮堆内温度、水分含量以及二研究。研究主要考虑以下三点：①研究粮堆在自然氧化碳浓度。太阳辐射、自然对流、通风强迫对流对流（不通风）条件下的热湿传递过程，而非强制以及昆虫活动都会引起粮仓内温度和水分含量变对流（机械通风）条件下的热湿传递过程，机械通化。同时，粮仓内谷物以及昆虫的生物性活动导致风粮食干燥过程前人已研究较多；②研究充分考虑内部二氧化碳浓度的增加，使得在粮仓局部区域形了粮食作为

5、生物性多孔介质，本身具有呼吸特性，成高温地带。储粮生态系统是一个复杂的研究领＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５１２７６１０２）；山东省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．ＺＲ２０１１ＥＥＭ０１１）通讯地址：济南市历城区临港开发区凤鸣路·２２·粮食储藏２０１４（５）域，涵盖了物理、化学、生物系统。储粮生态系统ρｂｕｌｋ＝ερａｉｒ＋（１－ε）ρｇｒａｉｎ；Ｃｂｕｌｋ＝εＣａｉｒ＋（１－ε）需要集成管理方式来防止和解决问题，包括了工Ｃｇｒａｉｎ；ｋｂｕｌｋ＝εｋａｉｒ＋（１－ε）ｋｇｒａｉｎ。下述为能量守程、生态、经济方法。工程上一般借助经验来管理恒方程，即粮仓，这

6、种方式不够科学，甚至由于不好的管理方ＴＴρｂｕｌｋＣｂｕｌｋ＋（ρａｉｒＣａｉｒ）ｕｊ＝［ｋｂｕｌｋ式导致粮食损耗。ｔｘｊｘｊ在粮食存储中由于粮食水分损失引起粮粒收缩Ｔ］＋Ｗｇ＋Ｑρｂｕｌｋｈｆｇｈ③ｘｊｔ是造成经济损失的主要原因。如何在粮食存储中获方程③右侧第二项表示粮粒的吸湿解吸湿特取较高利润关键在于对粮食水分含量的高效管理。性，其表示单位体积条件下谷物水分的凝结或蒸发如果粮食水分的降低量远低于市场所接受的最高水相变潜热，ｈｆｇ假定为常数，为２４７６．５５ｋＪ／ｋｇ；方分含量，则经济损失在于过高的水分减重；如果粮［２］程右侧最后一项表示粮粒的

7、呼吸产热项。仓内水分含量分布不均匀或者其高于安全存储值，Ｃｂｕｌｋ＝１．３９８＋０．０４０９×Ｍ；ｋｂｕｌｋ＝０．１１７０＋则经济损失可能为粮粒呼吸霉变以及昆虫生物损害。因此，为了高效管理储粮，定期进行通风换气０．００１３×Ｍ；其中Ｍ表示含湿量，Ｍ＝Ｗｇ／（１＋［３］和病虫害管理是必要的。计算机仿真模拟软件Ｗｇ）×１００。（ＣＯＭＳＯＬ）是生成特定位置数据的一个快速而有２．１．４水分平衡方程为：效的方式。Ｗｇ＋ｕ（σ）Ｗｇ＝＝（ＤρｂｕｌｋｊＭｔＲｖＴｘｊｘｊｘｊ２仓储粮堆内热湿耦合传递的数学模型ＷｇＴｗ）＋（ＤＴ－ｕｊ（＋Ｑｍ④ｘｊ