地下仓粮堆通风温度场数值模拟研究

为了解地下仓通风对粮堆温度场变化的影响,对筒仓直径25 m、仓高20.1 m的地下仓粮堆进行了288 h通风工况下的温度场数值模拟研究。该模型以实际地下仓为背景,基于多物理场数值模拟软件COMSOL,通过调整内置质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程,分析不同入口边界压力和温度下地下仓温度场的变化情况。结果表明：在对地下仓通风288 h条件下,竖向通风比横向通风降温更快;提高边界入口压力(由300 Pa提高至400 Pa)时,横向通风和竖向通风粮堆均温都有效下降;在降低入口边界温度(由17 ℃降至13 ℃)时,相同时间的降温效果都得到明显改善,竖向通风过程的整体粮堆温度下降较快,在通风288 h后,仓内温度趋于平稳。     

基于粮堆有效摩擦系数分布规律的平底筒仓储料静态压力场计算方法

为准确描述筒仓储料内部任意一点的压力,同时考虑到筒仓中储料与仓壁以及储料与储料之间不一定处于临界滑动状态,其接触面上实际摩擦应力与法向压力之比≤最大静摩擦系数,定义了"有效摩擦系数",即2个物体接触面上的实际摩擦应力与法向压力之比,并对粮堆有效摩擦系数分布的进行有限元数值模拟,提出筒仓仓壁和粮堆内部有效摩擦系数分布规律的数学表达式;基于粮堆有效摩擦系数分布规律,采用储料纵向剖分和微元体静力平衡分析的方法,提出筒仓储料静态压力场计算方法;将本研究结果与数值模拟和Janssen公式计算结果进行对比分析。结果表明:1)本研究计算方法能够计算得到储料内部任意一点的竖向压力和水平压力以及筒仓侧压力,同时能够得到同一水平面上竖向压力分布的非均匀性;2)采用本研究计算方法计算得到的粮堆内部不同深度处的压力与数值模拟结果相比较,两者存在一定差异;3)采用本研究计算方法计算得到的筒仓侧压力与数值模拟和Janssen公式计算结果相比较,三者相差不大。研究可为粮食行业内涉及储料散体压力场的诸多问题提供理论支持。     

外热源对立筒仓粮堆渗流通风控温系统性能影响的试验研究

为阐明太阳辐射对本研究所建立的粮堆渗流通风控温系统性能的影响,采用试验方法对具有仓顶外辐射热源的粮堆渗流通风控温过程进行监测分析。试验结果表明:在渗流通风控温过程中,提高通风量可强化粮堆上方空气层的隔热效果;通风量增大后,具有仓顶外辐射热源时高效降温段时长显著增加;渗流通风控温系统对粮堆外皮的控温效果优于粮堆内芯,具有仓顶外辐射热源时该现象更为显著;通风量由28.26 m³/h增大至35.95 m³/h时,具有仓顶外辐射热源的时粮堆外皮和内芯温度分别降低了1.56和0.70 ℃,无仓顶外辐射热源时下粮堆外皮和内芯温度分别降低了0.30和0.08 ℃,在有仓顶外辐射热源工况下增大通风量可提高粮堆渗流通风控温系统的局部控温性能。实际应用过程中,该系统日间应以低通风量运行,用以隔断外界传热;夜晚应以高通风量运行,用以降低粮堆温度。     

“现代粮仓绿色储粮科技示范工程”项目成果推荐

正控温气调储粮在浅圆仓储粮中的运用项目成果简介该项目在于研究控温气调储粮在浅圆仓储粮中的运用。经过三年的努力,从科技研发到示范应用层面,全面系统研究了应用理论、技术工艺、充氮技术设备等,通过示范应用获得了实仓应用关键技术参数和成功经验,在此基础上进行了推广。该项目研究了浅圆仓控温氮气气调储粮上冲下排工艺、上冲上排工艺、尾气回收利用工艺等应用研究,摸索出了浅圆仓氮气气调储粮成套工艺,     

蓄冷式冷藏箱降温过程的数值模拟及试验验证

【目的】研究蓄冷式冷藏箱降温过程中的温度变化速率和温差。【方法】采用CFD模拟软件对冷藏箱内流场进行非稳态数值模拟;建立包括冷藏箱内部和外部环境在内的三维耦合模型;分析蓄冷式冷藏箱降温过程中贮藏室内温度场分布规律;得出贮藏室内横截面和纵截面流场分布图。基于所建立的模型,研究不同风机风速、回风道面积和冷条初始温度对贮藏室流场的影响。【结果】模拟结果表明,冷藏箱可以在8 min内将贮藏室温度从16℃降低到0℃,正对回风道的区域温度较低,其他区域温度分布比较均匀。模拟结果与试验结果比较吻合,贮藏室温度变化平均绝对误差为0.68℃,温度分布平均绝对误差为0.29℃。提高风机风速,增大回风道面积,降低冷条初始温度可以缩短降温的时间,贮藏室温度变化速率随着降温时间逐渐减小;贮藏室内的温差随风速的增加而减小,随回风道面积的增大和冷条初始温度的降低而增大。【结论】该研究结果可为蓄冷式冷藏箱降温参数的优化设计提供一定的参考。     

不同通风形式日光温室湿热特性的数值模拟

研究日光温室不同通风形式对室内湿热特性的影响。采用计算流体动力学数值模拟方法，构建日光温室作物-环境湿热系统的数值模拟模型。将模拟结果与试验测量结果进行对比，温度和相对湿度的模拟值与实测值的最大相对误差分别为4.7%和4.1%,验证了所构建模型的准确性。应用该模型模拟不同通风形式下温室内的气流和温湿度分布情况，比较分析不同的通风形式对室内湿热特性的影响。结果表明：不同的通风形式会影响室内气流的运动轨迹和速度，从而影响室内温度和相对湿度的分布变化。仅开启上通风口通风时，室内的平均温度和相对湿度较高，气候分布均匀，整体变化较小，适宜冬春季节或清晨傍晚室内温湿度较低时的通风要求；仅开启下通风口通风时室内温湿度分布模式均匀性最差，进风口处的温湿度明显低于北墙，且进口存在涡流，不利于作物生长发育；上、下通风口均只开一半通风时，作物区平均温度和相对湿度分别为39.3℃和25%,上、下通风口均全开时作物区平均温度和相对湿度为36.8℃和23.7%,较于前者室内温度和相对湿度分别降低了2.5℃和1.3%,适宜于炎热天气下日光温室内的降温除湿要求。     

小型油菜籽分层床式干燥设备的数值模拟及其优化

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术及多孔介质模型对干燥室内气流场进行数值模拟,并根据模拟结果对小型油菜籽分层床式干燥设备进行优化。结果表明:优化后的干燥设备能够满足油菜籽干燥要求,通过数值模拟可得单一纵向通风时干燥室内存在热风死区,使得干燥均匀性较低,增加横向通风后干燥室内流场分布较为均匀,油菜籽与热风接触面积增大,提高干燥效率及均匀性,且利用生物质能源能够实现节能减排的要求。     

球形甘蓝差压通风预冷试验

建立差压预冷实验台,在不同条件下对球形甘蓝进行差压预冷试验,测试不同降温时刻的甘蓝中心温度,并将实测温度进行多项式回归拟合,计算甘蓝中心温度在预冷降温至6 h的均匀性。结果表明:在初始阶段,开孔方式对甘蓝中心温度影响不大,且降温速度均较缓慢,但随着预冷时间延长,降温速率逐渐加快,且不同开孔方式下降温速率差别较大,其中外部开孔为40个孔的甘蓝中心降温最快;拟合至中心温度与预冷时间呈4次方时,其标准差为0.292 8,模拟值与实际值很接近;外部开孔为40个孔的降温均匀性最好,该种方式在果蔬差压预冷中应优先考虑采用。     

玻璃连栋温室正压通风降温系统的设计与试验

针对我国大型玻璃连栋温室夏季降温难度大、温度分布不均匀的问题,引入荷兰半封闭温室环境控制理念,采用正压通风降温技术,以湿帘蒸发降温提供冷源,对管道风机、送风管等关键机构进行分析计算和设计,建立连栋温室正压通风降温系统,并进行适应性生产试验。试验依托河北南和设施农业产业集群项目,以采用湿帘-风机负压降温系统的温室为对照,对采用正压通风降温系统的温室,进行降温效果对比试验。试验结果表明:1)送风管各侧孔出风风速基本一致,送风均匀性高;2)采用正压通风降温系统的温室室内温度平均高于对照温室3.7℃,极端高温时可高出6.8℃。在河北南和地区,传统湿帘-风机负压通风降温系统的降温效果优于创新设计的正压通风降温系统,正压通风降温系统的实现方式还需改进,在我国的适用性有待进一步研究。     

粮堆结露现象分析及机械通风处理技术

成安县是河北省集中产粮县之一,采用机械化通风科学储粮技术比较普遍,安全效果明显。在机械通风的过程中,要随时注意检测粮情的变化。笔者通过对大气、仓内、粮堆三者温度、湿度相关数据的记载、分析研究和总结,提出了安全储藏粮食的一些经验和观点。     

绿色储粮

实现绿色储粮,减少粮食污染,延缓粮食劣变最常用的方法有四种,即机械通风、低温储粮、气调储粮、惰性粉储粮。1.机械通风即一定条件的外界气体在通风机产生的压力差作用下沿着粮堆中的空隙穿过粮层,从而改变粮堆内气体介质的参数,调整粮堆温度、湿度等,达到使粮食安全储藏或改善加工工艺品质的目的。机械通风储粮技术是近代工程技术对粮食储藏的     

Venlo型玻璃温室夏季遮阳降温效果

针对夏季气候条件下的Venlo型玻璃温室在河南省郑州地区进行试验研究,通过3次降温试验的温度测量和采集计算降温速率和温度分布的离散程度,对比分析温室在单独开启内、外遮阳系统或内外遮阳系统同时开启的情况下室内温度变化和分布情况。结果表明,内外遮阳装置同时开启后室内降温效果较为明显,内遮阳装置单独开启时室内温度分布较为均匀,指出了3种遮阳方式的优劣点所在,总结出遮阳网开启方式与温室内降温效果的内在联系和量化结果。研究结果可为河南地区夏季设施栽培提供理论依据。     

热湿耦合场模拟在粮情监测中应用的理论研究

据国家粮食局资料显示,我国每年粮食产后损失超过1亿t,占全国粮食总产量的9%以上,其中粮食储运环节损失约500万t。为有效减少粮食在仓储期间的损失,对仓储粮的粮情监测已经得到了广泛的重视。通过现有粮堆参数和温度监测手段,深入研究粮堆内部物理变化过程,建立粮堆内部热湿耦合模型,进而建立粮堆内部水分含量推测的模型,在不增加国内现有粮情监测系统成本的基础上为实现监测粮堆水分的目的打下基础。     

高大平房仓低氧无药储粮效果研究

高大平房仓低氧无药储粮试验结果表明,高大平房仓防潮、隔热性能良好,利用机械通风降低粮堆温度后,做好隔热处理能大大延长低温储藏期。根据当地气候条件及变化规律,有宽松的条件采用机械通风和自然通风。通过冬降温、春保温、夏控温,使粮温常年保持在20℃以下是完全可能的。     

猪舍温度场和气流场的CFD模拟比较分析

为了比较纵向和横向通风方式对猪舍的降温效果,以种公猪舍为模拟对象,利用计算流体力学方法分别对纵向和横向两种通风方式下的舍内温度场和气流场进行了模拟,并对模拟结果进行了比较分析。结果表明,横向通风时,公猪栏内部分区域的气温能够保持在25℃左右,大部分区域气温低于28℃;纵向通风时,虽然部分猪栏内能够形成25℃左右的适宜气温,但靠近出口处的5个猪栏温度基本为30℃,局部温度甚至达到了31℃。说明横向通风方式不仅能够在舍内形成均匀的气流场,而且还能够明显降低公猪栏内的环境温度。     

华南高温高湿地区连栋温室环境测试分析

选取高温高湿地区连栋玻璃温室,研究分析温室环境因子空间分布规律,为温室环境精准仿真模拟和结构改进研究提供依据。结果表明:(1)室内光照度低于室外的,室内不同位置光照均匀性较好,铺开遮阳网系统,遮光降温效果显著,但室内光照度不能较好满足作物生长,需要在高温时段增设补光设施。(2)室内温度高于室外的,相对湿度低于室外的,在强制降温条件下,低层温度低于室外,湿度高于室外。(3)随高度增加,温度增加,相对湿度降低,强制降温条件下,随高度增加温度差异更显著,室内热量集聚到温室中高层,降温措施对低层降温效果显著,最大降温4.8℃,需要科学设计通风降温设施,以改进室内温度集聚效应。(4)自然通风条件下湿帘侧温湿度均匀性最好,强制降温条件下,风机侧最好。(5)室内外气流交换速度较慢,室内风速呈弱风速,在强制降温设施影响下,室内风速梯度变化明显,且低层风速较大。     

侧通风口高度对塑料温室气流及温湿度的影响

为确定降温、除湿等不同环境需求下温室最适侧通风口高度,以陕西省杨凌地区的塑料温室为对象,采用试验和计算流体力学模拟方法,对4种侧通风口高度(40、60、80和100cm)下室内的流场、气温、相对湿度变化及分布均匀性进行研究;模型经过实测验证,模拟值与实测值变化趋势基本吻合,各测点气温和相对湿度的平均相对误差分别为1.2%和2.0%。数值模拟结果表明:不同侧通风口高度的室内平均风速由高到低依次为距地面60、40、80和100cm;温湿度瞬时变化速率随通风口高度升高呈先升高再降低的趋势;侧通风口距地面100cm时,室内的温湿度均匀性最优,60cm的次之,27个测点的温湿度变异系数较同时刻100cm高度仅高出1.1%和3.0%;综合考虑降温及除湿需求,侧通风口距地面60cm时室内气流运动活跃,适合夏季降温排湿和换气补气;在距地面60cm基础上提高侧通风口高度,可在保证除湿效果的同时减缓降温速度,适合冬季保温排湿;降低侧通风口距地高度可减缓室内环境变化速率,适合极端天气下的通风换气需求。     

套管式管流试验环道内温度分布研究

管流试验环道可以模拟原油在管道内流动、停输和再启动全过程,研究流体的流动特性。套管式管流试验环道具有体积小、省水、便于操作与维护等优点。利用数值传热学方法,对套管式管流试验环道内动态和静态降温过程进行了模拟研究。结果表明,按照设定的降温速率进行降温,在油、水流量分别为50mL/s和1.0m3/h条件下,6m长管段内的原油轴向温差小于0.03℃。动态降温过程中,油水温差小于0.55℃,且降温35min后原油和水实现同步降温;静态降温过程中,油水温差小于0.12℃,且降温25min后原油和水实现同步降温。     

结球甘蓝差压预冷周转箱开孔方式研究

[目的]研究开孔方式对果蔬差压预冷效果的影响。[方法]预冷环境温度控制为3℃,湿度控制在85%～95%。通过对比果实内部的温度均匀度和降温速率研究了不同开孔方式对预冷效果的影响。[结果]第1、2种开孔方式是在周转箱两侧均匀的开2排5个圆孔,第34、种开孔方式是在周转箱两侧相同的位置均匀的开3排3列9个圆孔,第13、种开孔方式的孔径为40 mm,第24、种开孔方式的孔径为60 mm。第1种开孔方式下结球甘蓝中心与表皮处的降温速率差异小于第2种开孔方式。第34、种开孔方式下结球甘蓝的降温速率较快。第13、种开孔方式下结球甘蓝的预冷均匀度好于第2、4种开孔方式。[结论]综合考虑差压预冷速率、结球甘蓝冷却的均匀性以及周转箱的抗压强度和耐破强度,第3种开孔方式最佳。     

基于CFD的密闭式半阶梯笼养蛋种鸡舍过渡性通风研究

针对密闭式半阶梯笼养蛋种鸡舍春秋季节的过渡性通风方式,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,根据鸡舍实测值所确定的风机、侧窗等边界条件,对该蛋种鸡舍内的环境温度和气流速度的分布进行三维数值模拟。模拟时设置白天室外环境温度为25℃,晚上室外环境温度为13℃,2种温度下分别设置多个侧窗导流板角度。模拟结果表明:侧窗导流板与壁面的倾角明显影响了鸡舍内速度场和温度场的均匀性,白天导流板开启角度α=67.5°,晚上导流板开启角度α=45°时更加合理。通过鸡舍现场采集关键位置的风速和温度数据与仿真结果比较发现,风速测试值与模拟值相对误差白天平均为14.7%,晚上平均为11.5%;温度测试值与模拟值相对误差白天平均为3.1%,晚上平均为3.6%;表明数值模拟与现场实测有较好的吻合度,为密闭式半阶梯笼养蛋种鸡舍过渡性通风方式下的环境控制提供理论依据和指导。