趙會(huì)義 魏 雷 李福君 曹 陽(yáng)

(國(guó)家糧食局科學(xué)研究院1，北京 100037) (江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心2，南京 210023)

橫向與豎向通風(fēng)玉米糧層阻力研究

趙會(huì)義1,2魏 雷1,2李福君1,2曹 陽(yáng)1,2

(國(guó)家糧食局科學(xué)研究院1，北京 100037) (江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心2，南京 210023)

利用180 t模擬試驗(yàn)倉(cāng)測(cè)試了橫向、下行吸出式、上行壓入式豎向通風(fēng)的玉米糧堆的糧層阻力。結(jié)果表明：在0.021～0.06 m3/(s·m2)的單位面積通風(fēng)量之間，橫向通風(fēng)單位糧層阻力為9.74～28.95 Pa/m，兩者關(guān)系模型為Y=528x1.032 2(R2=0.998 2)，或，Y=-954.15x2+561.78x-1.648(R2=0.999 2)。在0.004 5～0.089 5 m3/(s·m2)的單位面積通風(fēng)量之間，下行吸出式豎向通風(fēng)單位糧層阻力為4.0～85.0 Pa/m；上行壓入式豎向通風(fēng)單位糧層阻力為3.8～70 Pa/m，兩者關(guān)系模型與橫向相近，但系數(shù)遠(yuǎn)大于橫向。比較發(fā)現(xiàn)：橫向通風(fēng)玉米單位糧層阻力最小，比豎向通風(fēng)小一倍左右，表明由玉米糧粒組成的多孔介質(zhì)堆具有各向異性的特點(diǎn)；下行吸出式豎向通風(fēng)的糧層阻力稍大于上行壓入式的糧層阻力；研究結(jié)果進(jìn)一步完善了儲(chǔ)糧通風(fēng)理論，儲(chǔ)糧通風(fēng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和建設(shè)方面具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

儲(chǔ)糧通風(fēng) 橫向 豎向 各向異性 糧層阻力

豎向(或稱(chēng)為垂直)通風(fēng)是目前糧倉(cāng)最常用的通風(fēng)形式，實(shí)倉(cāng)條件下豎向通風(fēng)糧層阻力的詳細(xì)測(cè)試研究較少，張來(lái)林等[1]采用直徑245 mm，高度2 450 mm的圓管測(cè)試了7個(gè)不同糧種的上行壓入式豎向通風(fēng)糧層阻力，并得出了相應(yīng)的冪函數(shù)試驗(yàn)公式和系數(shù)。楊進(jìn)等[2]采用高度2 000 mm的料筒測(cè)試了不同糙米、小麥、玉米上行壓入式豎向通風(fēng)不同高度的糧層阻力，發(fā)現(xiàn)阻力與糧層高度并不呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。楊英強(qiáng)等[3]采用直徑200 mm/高度8 000 mm的料筒測(cè)試了大米、稻谷、玉米上行壓入式豎向通風(fēng)糧層阻力，得出“孔隙率趨于穩(wěn)定的糧食在堆載較高時(shí)采用儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程[4]所推薦的冪函數(shù)公式計(jì)算糧層阻力會(huì)引起較大偏差”的結(jié)論。可以看到上述試驗(yàn)都是用較小直徑的料筒進(jìn)行的測(cè)定，而且僅僅做了上行壓入式通風(fēng)試驗(yàn)，沒(méi)有做吸出式下行式通風(fēng)試驗(yàn)，完整性不夠。

橫向通風(fēng)是一種新的儲(chǔ)糧通風(fēng)方式[5-6]，是利用直接安裝并固定在房式倉(cāng)相對(duì)兩側(cè)內(nèi)墻壁上的，高度低于裝糧線的通風(fēng)道，替代豎向通風(fēng)系統(tǒng)中水平布置于倉(cāng)房地坪的地上籠或地槽通風(fēng)道，在糧面實(shí)施薄膜密封后，通風(fēng)機(jī)時(shí)使氣流從一側(cè)風(fēng)道吸入并橫向穿過(guò)糧堆后從另一側(cè)風(fēng)道排出，實(shí)施整個(gè)糧堆的不揭膜通風(fēng)和谷冷降溫、熏蒸或氣調(diào)儲(chǔ)糧，以及熏蒸氣調(diào)散氣等作業(yè)的一種新型儲(chǔ)糧通風(fēng)系統(tǒng)。它可使排出的氣流通過(guò)風(fēng)機(jī)再送入另一側(cè)的風(fēng)道，實(shí)施環(huán)流均溫通風(fēng)、環(huán)流谷物冷卻、環(huán)流熏蒸和環(huán)流氣調(diào)儲(chǔ)糧等現(xiàn)代節(jié)能儲(chǔ)糧技術(shù)。因該系統(tǒng)通風(fēng)時(shí)使氣流橫向或水平穿過(guò)糧堆，因此，稱(chēng)之為糧倉(cāng)橫向通風(fēng)系統(tǒng)。目前現(xiàn)有橫向通風(fēng)糧層阻力測(cè)試研究以及橫向通風(fēng)糧層阻力的試驗(yàn)研究和計(jì)算方法的文獻(xiàn)報(bào)道。

為了深入了解橫向通風(fēng)與豎向通風(fēng)糧層的阻力特性，掌握不同通風(fēng)方向時(shí)糧層阻力的變化規(guī)律，本試驗(yàn)在糧食儲(chǔ)運(yùn)中試平臺(tái)進(jìn)行了模擬倉(cāng)玉米橫向與豎向通風(fēng)的試驗(yàn)測(cè)試，探究玉米橫向與豎向通風(fēng)糧層不同通風(fēng)方向和風(fēng)速條件下的阻力變化規(guī)律。從而為發(fā)展我國(guó)獨(dú)有的儲(chǔ)糧橫向通風(fēng)技術(shù)[6]和雙向豎向通風(fēng)技術(shù)[7-8]提供參考。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)

糧食儲(chǔ)運(yùn)中試平臺(tái)，180 t大型雙層全鋼結(jié)構(gòu)模擬倉(cāng)，凈尺寸為長(zhǎng)8 800 mm，寬4 200 mm，高7 700 mm，糧食堆高6 000 mm。橫向通風(fēng)時(shí)糧堆表面用PA/PE 5層共擠尼龍薄膜密封，豎向通風(fēng)時(shí)糧面不密封。

1.2 試驗(yàn)裝置

1.2.1 橫向通風(fēng)設(shè)置

在倉(cāng)房東側(cè)采用了一組3根垂直布置支風(fēng)道與一根水平布置的主風(fēng)道連接，主風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口位于倉(cāng)底部；倉(cāng)西側(cè)采用了一組4根水平布置支風(fēng)道與1根垂直布置的主風(fēng)道連接，主風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口位于倉(cāng)頂部。主風(fēng)道不開(kāi)孔，每條支風(fēng)道上開(kāi)有30%橋式孔。風(fēng)網(wǎng)見(jiàn)圖1。

圖1 橫向通風(fēng)裝置示意圖

1.2.2 豎向通風(fēng)設(shè)置

在模擬倉(cāng)底面為一塊沖孔板，沖孔板下面為一夾底空間，與進(jìn)氣風(fēng)道口連通，通風(fēng)氣流可以從該風(fēng)道口流入或流出夾底空間，利用底部風(fēng)道口與風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口連接，可實(shí)現(xiàn)豎向通風(fēng)時(shí)吸出式或壓入式通風(fēng)，見(jiàn)圖2。

圖2 豎向通風(fēng)裝置示意圖

1.3 試驗(yàn)通風(fēng)設(shè)備

采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)作為通風(fēng)氣源，型號(hào)Y160M2-2，額定風(fēng)量16 000 m3/h，額定風(fēng)壓2 940 Pa，額定功率15 kW。與倉(cāng)房底部風(fēng)口采用PVC硬管連接。風(fēng)機(jī)進(jìn)出口連接管內(nèi)徑480 mm。

1.4 供試糧食

170 t玉米：北京市密云區(qū)2010年產(chǎn)，2011年4月30日入倉(cāng)，品質(zhì)指標(biāo)：容重：723 kg/m3，含水量13.3%，雜質(zhì)0.9%，脂肪酸值36.8 mgKOH/100 g。

1.5測(cè)試儀器

為獲得準(zhǔn)確的通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)，采用下列測(cè)試儀器，埋入式皮托管(埋入糧堆和風(fēng)道)200根，手持式皮托管2根，手持式數(shù)字壓力測(cè)定儀3臺(tái)，智能手持式風(fēng)速儀1臺(tái)，變頻器1臺(tái)用于風(fēng)機(jī)頻率，其中埋入式皮托管事先預(yù)埋入糧堆和風(fēng)道內(nèi)的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)位置。

2 試驗(yàn)方法

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

2.1.1 總風(fēng)量和總阻力測(cè)試點(diǎn)

在倉(cāng)外風(fēng)機(jī)出口的直管段A處(見(jiàn)圖2)沿水平和垂直方向各開(kāi)1個(gè)測(cè)孔，在該截面采用等面積分環(huán)法共設(shè)14個(gè)測(cè)點(diǎn)，用風(fēng)速儀和畢托管測(cè)量A截面各點(diǎn)的風(fēng)速、動(dòng)壓、全壓和靜壓，了解不同工況時(shí)的總風(fēng)量。

2.1.2 橫向通風(fēng)糧堆測(cè)點(diǎn)布置

糧堆水平面共布置東側(cè)1列5行(Ad、Bd、Cd、Dd、Ed)×5層(Ad1～Ad5、Bd1～Bd5、Cd1～Cd5、Dd1～Dd5、Ed1～Ed5)共25個(gè)測(cè)點(diǎn)，圖3給出各測(cè)點(diǎn)距墻和間隔尺寸，和西側(cè)1列5行(Ax、Bx、Cx、Dx、Ex)×5層(Ax1～Ax5、Bx1～Bx5、Cx1～Cx5、Dx1～Dx5、Ex1～Ex5)共25個(gè)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)埋入固定式皮托管。糧堆垂直布置的皮托管位置間距為：第1層距底部400 mm，第2層距底部1 600 mm，第3層距底部2 800 mm，第4層距底部4 000 mm，第5層距底部5 200 mm，共2列×5行×5層=50個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖3 橫向通風(fēng)糧堆測(cè)壓點(diǎn)平面布置示意圖

2.1.3 皮托管安裝、糧面密封和氣密性

首先將皮托管與硅膠管連接，固定在設(shè)定位置，向倉(cāng)內(nèi)裝入玉米，邊裝玉米邊按照?qǐng)D4布置皮托管，布置好后，將硅膠管道引導(dǎo)到糧堆表面的密封薄膜外。試驗(yàn)倉(cāng)糧堆表面用PA/PE 5層共擠尼龍薄膜壓入氣調(diào)專(zhuān)用槽管，形成單面密封。密封后檢測(cè)氣密性，-300～-150 Pa的半衰期為180 s。

2.1.4 豎向通風(fēng)糧堆測(cè)點(diǎn)布置

在糧堆1 000 mm和4 000 mm的高度層水平安裝兩層畢托管，每層4行9列共36個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩層共72個(gè)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)示意圖4。

圖4 豎向通風(fēng)糧堆在1 000 mm和4 000 mm高度2層畢托管水平安裝示意圖

2.1.5 豎向通風(fēng)糧堆底部和糧面空間測(cè)試點(diǎn)布置

試驗(yàn)倉(cāng)頂部的空間距離糧堆表面500 mm處安裝5個(gè)測(cè)點(diǎn)；試驗(yàn)倉(cāng)底部夾層空間(圖2)距離糧倉(cāng)底面50 mm處安裝5個(gè)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖5。

圖5 頂部與底部空間畢托管安裝示意圖

2.2 橫向通風(fēng)測(cè)試

把通風(fēng)機(jī)進(jìn)口與模擬倉(cāng)東側(cè)主風(fēng)道出口相連接，開(kāi)啟通風(fēng)機(jī)，使環(huán)境大氣從西側(cè)倉(cāng)壁風(fēng)道吸入并橫向穿過(guò)糧堆從東側(cè)倉(cāng)壁風(fēng)道排出，而后經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)排入大氣。通風(fēng)機(jī)電機(jī)的頻率分別調(diào)到50、40、30、20 Hz，每個(gè)頻率下風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試。

2.2.1 系統(tǒng)總風(fēng)量測(cè)定與計(jì)算

利用分環(huán)法，采用手持式智能風(fēng)速儀測(cè)定風(fēng)機(jī)出口A截面各點(diǎn)的風(fēng)速，并換算成截面平均值：

系統(tǒng)平均總風(fēng)量：Q=3 600×V×S

式中：Q為所測(cè)量截面平均風(fēng)量/m3/h；v為所測(cè)量截面上各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速/m/s；V為平均風(fēng)速/m/s；S為測(cè)試截面的流通面積/m2。

2.2.2 橫向通風(fēng)的糧層阻力測(cè)定與計(jì)算

用埋入式畢托管和手持式數(shù)字壓力儀測(cè)定糧堆內(nèi)東側(cè)和西側(cè)兩截面各點(diǎn)靜壓值并換算為平均靜壓：

式中：P為所測(cè)量截面平均靜壓/Pa；P1～Pn為所測(cè)量截面上各點(diǎn)靜壓值/Pa。

單位糧層阻力=糧堆內(nèi)東側(cè)和西側(cè)兩截面平均靜壓差除以截面間距/Pa/m

糧堆總阻力=每米糧層阻力×糧堆橫向距離

2.3 豎向通風(fēng)測(cè)試

把通風(fēng)機(jī)進(jìn)口與模擬倉(cāng)東側(cè)主風(fēng)道出口相連接，開(kāi)啟通風(fēng)機(jī)，使環(huán)境大氣從倉(cāng)頂通風(fēng)口吸入垂直向下穿過(guò)糧堆從底部風(fēng)道排出，而后經(jīng)過(guò)通風(fēng)機(jī)排入大氣，進(jìn)行下行吸出式通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)電機(jī)的頻率分別調(diào)到50、40、30、20、10、5 Hz，每個(gè)頻率下風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)下行吸出式通風(fēng)測(cè)試完畢后，把通風(fēng)機(jī)出口與模擬倉(cāng)東側(cè)主風(fēng)道出口相連接，使環(huán)境大氣經(jīng)過(guò)通風(fēng)機(jī)后從倉(cāng)底通風(fēng)口壓入并垂直向上穿過(guò)糧堆從頂部風(fēng)口排出，進(jìn)行上行壓入式通風(fēng)。重復(fù)下行吸出式通風(fēng)所測(cè)參數(shù)。

2.3.1 系統(tǒng)總風(fēng)量

按2.2.1測(cè)試和計(jì)算系統(tǒng)總風(fēng)量。

2.3.2 下行吸出式和上行壓入式通風(fēng)的糧層阻力

用埋入式畢托管和手持式數(shù)字壓力儀測(cè)定糧堆1 000 mm和4 000 mm兩截面各點(diǎn)靜壓值并換算為平均靜壓值，則：

單位糧層阻力Zm=糧堆內(nèi)1 000 mm和4 000 mm兩截面平均靜壓差除以截面間距，即：Zm=(Z4-Z1)/3。

糧堆總阻力=單位糧層阻力×糧堆垂直距離。

2.4 單位面積通風(fēng)量和單位通風(fēng)量計(jì)算

單位面積通風(fēng)量=系統(tǒng)總風(fēng)量除以與氣流垂直方向的糧堆截面積/m3/(s·m2)，也稱(chēng)為糧堆單位面積通風(fēng)量。

單位通風(fēng)量/m3/(h·t)=系統(tǒng)總風(fēng)量除以糧堆總質(zhì)量

3 結(jié)果與分析

3.1 不同單位面積通風(fēng)量下橫向通風(fēng)糧層阻力

由表1可見(jiàn)，在0.021～0.06 m3/(s·m2)的單位面積通風(fēng)量之間，橫向通風(fēng)玉米單位糧層阻力為9.74～28.95 Pa/m。這說(shuō)明，隨著單位面積通風(fēng)量的增加，橫向通風(fēng)糧堆內(nèi)部的單位糧層阻力也增加，兩者呈正相關(guān)。試驗(yàn)得到的玉米橫向通風(fēng)單位糧層阻力與單位面積通風(fēng)量的關(guān)系即可以用Shedd冪函數(shù)模型1[9](Y=528x1.032 2,R2=0.998 2)表示，也可以用Hunter二項(xiàng)式模型2[9](Y=-954.15x2+561.78x-1.648,R2=0.999 2)表示。

為了便于工程技術(shù)應(yīng)用，分別將玉米橫向通風(fēng)單位糧層阻力與單位面積通風(fēng)量的關(guān)系公式簡(jiǎn)化成工程用經(jīng)驗(yàn)式(1)和式(2)：

冪函數(shù)公式：

H玉米橫向/L=9.81×53.82·u1.032 2=9.81×a×ub

(1)

式中：a=53.82，b=1.032 2

二項(xiàng)式公式：H玉米橫向/L=(-954.15u2+561.78u-1.648)

=9.81(-97.26u2+57.27u-0.168)

進(jìn)一步簡(jiǎn)化為公式：

H玉米橫向/L=9.81×(-97.26u2+57.27u)=9.81×(au+bu2)

(2)

其中：a=57.27，b=-97.26

式中：H玉米橫向?yàn)橛衩讬M向通風(fēng)時(shí)糧層阻力/Pa；L為氣流穿過(guò)的糧堆厚度/m；u為糧堆橫向通風(fēng)單位面積通風(fēng)量/m3/(s·m2)；a、b為根據(jù)糧食種類(lèi)而變化的系數(shù)。

表1 橫向通風(fēng)糧層阻力測(cè)定值

3.2 不同單位面積通風(fēng)量下的下行吸出與上行壓入式豎向通風(fēng)的玉米糧層阻力

在0.004 5～0.089 5 m3/(s·m2)的單位面積通風(fēng)量之間，下行吸出式豎向通風(fēng)玉米單位糧層阻力為4.0～85.0 Pa/m(表2)；上行壓入式豎向通風(fēng)玉米單位糧層阻力為3.8～70 Pa/m(表3)。

結(jié)果說(shuō)明隨著單位面積通風(fēng)量增加，2種豎向通風(fēng)模式下，玉米糧堆內(nèi)部的單位糧層阻力也增加，兩者呈正相關(guān)。與橫向通風(fēng)相同，下行吸出式和上行壓入式豎向通風(fēng)玉米單位糧層阻力與單位面積通風(fēng)量的關(guān)系可以用二項(xiàng)式或冪函數(shù)公式準(zhǔn)確表示，見(jiàn)式(3)、式(4)、式(5)、式(6)。

表2 下行吸出式豎向通風(fēng)玉米糧層阻力測(cè)定值

注：糧面空間靜壓為0 Pa，Zm=(Z4-Z1)/3，余同。

表3 上行壓入式豎向通風(fēng)玉米糧層阻力測(cè)定值

下行吸出式豎向通風(fēng)：

冪函數(shù)公式：H玉米吸出豎向(Pa/m)=9.81×97.49×u1.071 2，(R2=0.975 7)

(3)

二項(xiàng)式公式：H玉米吸出豎向(Pa/m)=9.81×(588.2u2+43.09u)，(R2=0.999 5)

(4)

上行壓入式豎向通風(fēng)：

冪函數(shù)公式：H玉米壓入豎向(Pa/m)=9.81×82.4×u1.037 2，(R2=0.970 6)

(5)

二項(xiàng)式公式：H玉米壓入豎向(Pa/m)=9.81×(523.5u2+40.23u) ，(R2=0.999 7)

(6)

3.3 玉米不同通風(fēng)方式的單位糧層阻力比較及分析

圖6是根據(jù)冪函數(shù)做出的不同通風(fēng)方向內(nèi)部糧層阻力比較曲線，可見(jiàn)在相同的單位面積通風(fēng)量下，橫向通風(fēng)單位糧層阻力最小，比下行吸出式和上行壓入式豎向通風(fēng)小1倍左右，下行吸出式通風(fēng)的單位糧層阻力略大于上行壓入式通風(fēng)的糧層阻力，但二者較為接近。

圖6 玉米橫向和豎向通風(fēng)的單位糧層阻力比較

4 討論

4.1 玉米糧堆是各向異性的多孔介質(zhì)堆

試驗(yàn)表明由玉米糧粒組成的多孔介質(zhì)堆不是各向同性，主要表現(xiàn)在：1)下行吸出式豎向通風(fēng)的糧堆糧層阻力大于上行壓入式豎向通風(fēng)；2)相同單位面積通風(fēng)量條件下，橫向通風(fēng)的糧堆內(nèi)部糧層阻力遠(yuǎn)小于豎向通風(fēng)，橫向通風(fēng)玉米單位糧層阻力約為豎向通風(fēng)的一半。其原因是在相同孔隙率的糧堆，橫向通風(fēng)與豎向通風(fēng)氣流流通的迂曲度[10]、空隙形狀尺寸和面積是不同的，橫向的氣流通迂曲度小，路徑短，阻力小。

基于糧堆的各向異性特性，在研究處理糧堆的流體力學(xué)和傳熱傳質(zhì)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)充分考慮糧堆的各向差異性。

4.2 橫向和豎向通風(fēng)的糧層阻力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式

不管是橫向通風(fēng)還是豎向通風(fēng)，糧堆各種阻力均可由描述多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程Hunter二項(xiàng)式公式H糧層=9.81×L×(a×u+b×u2) 計(jì)算。也可由Shedd冪函數(shù)公式H糧層=9.81×L×a×ub近似計(jì)算。

式中：H糧層為通風(fēng)時(shí)糧層阻力/Pa；L為氣流穿過(guò)的糧層厚度/m；u為糧堆通風(fēng)氣流的表觀風(fēng)速/m/s；a、b為根據(jù)通風(fēng)方向和糧食種類(lèi)而變化的系數(shù)，由表4確定。

表4 橫向和豎向通風(fēng)糧層阻力計(jì)算公式系數(shù)

二項(xiàng)式公式計(jì)算精度優(yōu)于冪函數(shù)公式，但冪函數(shù)公式更簡(jiǎn)單，因此，建議采用冪函數(shù)公式進(jìn)行一般工程計(jì)算，基本可滿(mǎn)足儲(chǔ)存玉米通風(fēng)工程設(shè)計(jì)要求。

4.3 平房倉(cāng)橫向通風(fēng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)[12-14]

平房倉(cāng)橫向通風(fēng)途徑比小，基本接近1，糧堆中氣流分布均勻，基本上沒(méi)有通風(fēng)死角；不需進(jìn)出糧時(shí)裝拆安裝在倉(cāng)墻上的地上籠通風(fēng)道，不易損壞通風(fēng)道，不影響進(jìn)出糧作業(yè)，節(jié)約了大量的拆卸地上籠的人力、物力和時(shí)間；實(shí)施冬季不揭膜通風(fēng)，以及在進(jìn)行環(huán)流通風(fēng)、環(huán)流谷物冷卻、環(huán)流熏蒸和氣調(diào)儲(chǔ)糧等作業(yè)時(shí)也不需揭膜，便于現(xiàn)代安全儲(chǔ)糧技術(shù)實(shí)施應(yīng)用。因此，應(yīng)用糧倉(cāng)橫向通風(fēng)系統(tǒng)為糧油倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)將獲得更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié)論

玉米糧堆存在明顯的各向異性，橫向通風(fēng)時(shí)糧層阻力最小，約為豎向通風(fēng)的50%，下行吸出式通風(fēng)的阻力略大于上行壓入式通風(fēng)的糧層阻力。因?yàn)橛衩鬃蚜５牟灰?guī)則性，在形成糧堆后，存在各向異性現(xiàn)象。盡管糧堆孔隙率相同，因橫向和豎向氣流穿過(guò)糧堆的迂曲度不同[10]，路徑長(zhǎng)短差距很大，阻力不同，橫向氣流的路徑明顯比豎向通風(fēng)小，阻力就小很多。玉米糧堆的阻力特征完全符合多孔介質(zhì)的力學(xué)規(guī)律，可以用二項(xiàng)式公式精確的描述計(jì)算，也可以用近似的冪函數(shù)公式描述計(jì)算，精度可以滿(mǎn)足工程需要。

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Research on Influence of Horizontal and Vertical Ventilation on the Grain Resistance of Corns

Zhao Huiyi1,2Wei Lei1,2Li Fujun2Cao Yang1,2

(Academy of State Administration of Grain1, Beijing 100037) (Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety2, Nanjing 210023)

The resistance of grain layer was measured for the corn mass in vertical ventilation (VV) with horizontal ventilation (HV), downward suction (DS) and upward pressing (UP). The results indicated that the unit grain layer resistance (UGLR) in the horizontal ventilation was 9.74～28.95 Pa/m between 0.021 to 0.06 m3/(s·m2) of air flow sensor (AFS). And UGLR and AFS had the relationship models ofY=528x1.032 2(R2=0.998 2) orY=-954.15x2+561.78x-1.648 (R2=0.999 2). In HV. UGLR of DS and UP of VV were 4.0～85.0 Pa/m and 3.8～70 Pa/m between 0.004 5 and 0.089 5 m3/(s·m2) of AFS, respectively. The relationship models of UGLR and AFS in DS and UP of VV were similar to the horizontal model, but the coefficient of them was more than the horizontal model. By comparing, UGLR of HV was the minimum one, which was less one time than UGLR of VV. The porous media mass of corn composed by grains had a characteristic of anisotropy; UGLR of DS was slightly higher than that of UP. The results further perfected the theory of ventilation for stored grains which had practical applications in design and building of ventilation system for stored grains.

ventilation for stored grains, horizontal ventilation, vertical ventilation, anisotropy, grain layer resistance

TQ646

A

1003-0174(2016)12-0095-06

國(guó)家糧食公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng) (201313001-06，201513001-01)

2015-04-29

趙會(huì)義，男，1974年出生，博士，化學(xué)工程、糧食儲(chǔ)運(yùn)工程

曹陽(yáng)，男，1958年出生，教授，糧食儲(chǔ)運(yùn)工程