下载文档原格式
双层拱板屋盖筒围仓王振清 王录民( 郑州粮食学院450052)摘 要 : 提出了双层拱板屋盖筒围仓这一新型散粮仓库 ,并就其储粮性能 、建筑参数 、工艺与设备 、经济技术指标等进行了分析比较 。
认为该仓型造价经济 、设备简单 、作业灵活 、运营费用低 , 可根据需要实施机械 化 、自动化 ;可储存与周转并用 ,具有隔热 、通风 、防雨 、防潮等多种良好功能 。
关键词 : 粮仓新仓型 工艺 自动化A S I LO 2ENCLOS E D GRA IN BIN WITH DO UBL E 2L AY ERE D A R C H CO V ERSWang ZhengqingWang L uming( Zhenzho u G rain College450052)Abstract : A new t ype bul k grain bin , namely , t he s ilo 2enclo s ed grain bin wit h do ubled 2layered arch c overs isp resent ed in t his paper . On t he st rengt h of analysis and c o mpariso n c o nduct ed in t er ms of sto rage perf o r ma nc e , c o nst ructio nal paramet ers ,t echnology and equip ment requi red , and relevant ec o no mi c and t echnical indexes , t his b in , feat ured by ec o no mical c o nst ructio n s i mple facilities needed , f lexible operatio n and low running expenses , can be machanized ,auto mat ed , o r mannually operat ed in line wit h t he p ractical demands , and can be used f o r sto rage a nd t urnover . Mo r eover ,it has an excellent perf o r mance in heat insulatio n ,aeratio n ,rainwat er p roof and moist ure p roof .K ey w ords : grain binnew t ype bint echnologyauto matio n仓 、楼房仓等多种仓型 ,这些仓型都发挥了重要作用 ,并各有优缺点 。
doi:10.16736/41-1434/ts.2021.08.001储粮通风装置和通风参数的选择及优化研究进展Research Progress on Selection and Optimization of Ventilation Devices and VentilationParameters for Grain Storage◎ 耿宪洲1，刘新涛2，任 芳3，章天婵4，晏晓旭1（1.德州职业技术学院，山东 德州 253000；2.中央储备粮镇江直属库有限公司，江苏 镇江 212006；3.中央储备粮新乡直属库有限公司，河南 新乡 453200；4.河南工业大学，河南 郑州 450001）GENG Xianzhou1, LIU Xintao2, REN Fang3, ZHANG Tianchan4, YAN Xiaoxu1(1.Dezhou Vocational and Technical College, Dezhou 253000, China;2.Sinoggrain Zhenjiang Reserve Depot Co., Ltd., Zhenjiang 212006, China;3.Sinoggrain Xinxiang Reserve Depot Co., Ltd., Xinxiang 453200, China;4.Henan University of Technology, Zhenghzou 450001, China)摘 要：粮库储备粮通风是现代化储粮中控制储备粮品质的重要举措，通风装置及通风参数是影响储备粮通风效果的两个重要人工控制因素。
本文结合我国多年来在储粮通风方面的应用经验、实仓实验以及计算机模拟仓实验研究成果，对储备粮通风装置和通风参数的优化研究进行综述，以期为粮库通风技术研究提供参考。
关键词：储备粮；通风装置；通风参数Abstract：The ventilation of the stored grain in the grain depot is an important measure to control the quality of the stored grain in the modern grain storage. Ventilation devices and ventilation parameters are two important artificial control factors that affect the ventilation effect of the stored grain. In this paper, combined with our country’s years of application experience in the field of grain storage ventilation, real warehouse experiments and computer simulation warehouse experiment research results, this paper summarizes the optimization research of storage grain ventilation devices and ventilation parameters, in order to provide a reference for the research of grain storage ventilation technology.Keywords：grain reserve; ventilation device; ventilation parameters中图分类号：S379粮库储备粮安全的主要影响因素是温度、水分、微生物等。
2019年12月第34卷增刊2中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vol．34，Sup．2Dec.2019国家储备粮库温度场分布模型研究赵欣然1，2郝山山1，2石宇佳1（中国安全生产科学研究院1，北京100012）（应急管理部重大危险源监控与事故应急技术实验室2，北京100012）摘要以国家储备粮库高大平房仓为研究对象，以小麦粮堆为实验对象，以位于不同坐标的温度传感器一年不间断监测粮温数据为挖掘对象，利用SPSS 、Ｒ语言拟合数学模型。
将粮温数据分别从图像、空间、数学定义多方位呈现出来，立体化展现出高大平方仓小麦粮堆温度场变化规律，并基于温度场耦合的数学模型进行分析。
对比算法实用性，根据聚类结果分析，位于季节性差异大的华北京津冀地区高大平房仓小麦粮堆，在2018年1月—2019年3月显著出现“冷芯热皮”现象，本研究利用智能算法将“热皮”位置精确到空间中具体坐标点。
而大体积“冷芯”位置以及无异常热高温的空间测温点符合国家低温储粮标准。
在3 4年储粮期的秋冬季，粮堆中多层次的“热—冷”交替区域最易发生陈化、劣质、霉变等热灾害。
关键词温度场模拟凝聚层次聚类EM 算法回归预测中图分类号：TQ646文献标识码：A文章编号：1003－0174（2019）S2－0057－07基金项目：国家科技支撑计划（2017YFC0805900），中国安全生产科学院基本科研课题（2016JBKY13）收稿日期：2019－09－23作者简介：赵欣然，男，1971年出生，博士，通讯工程通信作者：郝山山，女，1986年出生，硕士，安全工程我国粮食和棉花产量基本稳定，各类粮食储备总量已达6亿t ，粮食储备库安全保障技术不足严重制约国民经济健康快速发展。
近年来，粮食储备库安全事故时有发生，据不完全统计，2011年以来全国粮食行业事故平均每年约13起，死亡18人，同2006—2010年相比，安全生产事故起数和死亡人数分别增长74.3%、50%，事故原因多为火灾、磷化氢熏蒸等。
粮食储存机械通风均匀性的研究摘要：根据流体力学相似性原理与量纲分析理论，以实际粮仓为模型基础，建立实验模型仓•以大米为实验介质, 通过实验及计算并查找相关文献得出所需模拟边界条件及实验数据•利用Gambit软件建立1/4 3D实验模型仓模型，采用Fluent 软件中多孔介质模型进行模拟计算，利用Tecplot 软件获取模拟过程中温度、速度随时间变化，得出模型仓内各点温度、速度分布情况•提取具有代表性的若干点的温度、速度随时间的变化情况并作相应对比，找岀了机械通风过程中的降温死角并提岀多种解决办法.关键词：粮食储存；机械通风；多孔介质；数值模拟中图分类号：TU 834.3+4文献标志码：A我国是世界上最大的粮食生产、储藏及消费大国，粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其他突发性事件而采取的有效措施，因此粮食的安全储藏是关系到国计民生的战略大事卩］•但是粮食在储藏过程中会因为温度、湿度、自身呼吸、微生物滋生等各方面的原因发霉变质•因此，在粮食储藏过程中根据其温湿度变化情况，对其进行降温降湿来抑制微生物生长及鼠害都是很有必要的［2-3］, i前，人们通过人工倒仓、自然通风、机械通风等手段对粮食进行降温降湿处理•然而，人工倒仓花费较大，自然通风受季节限制，比较而言，相对方便灵活的通风手段主要是机械通风[4]・但是机械通风的均匀性很难把握，通风不均匀很容易产生降温死角•我国制定的储粮机械通风技术规程⑸规定：在亚热带地区，机械通风要在粮食平均温度与进风温度之差小于3°C的情况下停止通风•最高温度区域无疑是降温死角，但是寻找降温死角的传统方法是通过实仓实验获得，但实仓实验周期长、费用高、采集数据设备易老化•因此，目前引入数值计算方法提高粮食储存技术水平是非常可行、方便的方法.本文利用流体力学相似性原理和量纲分析理论，以实际粮仓原型建立模型仓，采用数值模拟取代实仓实验，从而大大减少了实验成本并克服了设备易老化等缺点•本文根据模型仓实验取得的数据并参考相关文献，确定了模拟计算所需的边解条件，利用数值传热方法对粮仓通风时粮堆内部的温度场、速度场进行了模拟，通过温度场分析可确定降温死角区域•这为完善粮仓机械通风、设计更为合理的风道提供了依据•本文使用的模型仓及数值计算方法已在粮仓中使用并得到验证[6・10]・1实验原理及装置1.1实验原理本文根据相似性原理和量纲分析理论，将某典型平房仓[口]按几何比例50 ：1缩小成模型仓•原型平房仓与模型仓的尺寸如表1所示.根据相似性原理，同类现象相似的条件为：①同名的已定特征数相等；② 单值性条件相似•本文中由于涉及到粮仓速度场和温度场的变化，因此雷诺数和普朗特数要相等[12]•利用热线风速仪测岀模型仓支管段风速u m=22.5 m?s-l. 《储粮机械通风技术规程》⑸规定，支管段风速最好控制在 6 m?s-l以下,最高不超过9 m?s-l,—般为4〜5 m?s-l.因此，取原型平房仓支管段风速u =4 m?s-l[4-5],则有Re= 0 d v(1)Rem= u mdm v m(2)式中：Re、Rem分别为原型平房仓和模型仓雷诺数；d、dm分别为原型和模型仓支管段直径；v、v m分别为原型平房仓和模型仓中空气的运动黏度.虽然Re不等于Rem,但是根据流体力学相似性原理，当原型的雷诺数处于自模化区时，模型的雷诺数不必保证与原型的雷诺数相等，只要与原型处于同一模化区即可•因为原型平房仓和模型仓的雷诺数均在第二模化区(>203〜204)[13],因此可认为相似.1.2实验装置与设备实验装置如图1所示，主要部件有变频器、风机、模型仓、T型热电偶、阿尔泰数据采集模块、计算机等•实验介质为大米.根据《粮食平房仓设计规范》［口］要求，模型仓采用最常用的一机四道地槽通风方式•图2给出了模型仓内通风地槽布置情况•实验采用压入式通风，将风机产生的风量通过风管送入通风地槽，通过空气分配器对风量进行均匀分配后对实验材料进行冷却.实验时，通过变频器控制风机转速来调节通风量•热线风速仪可测出初始时刻模拟所需的温湿度，T型热电偶的信号通过阿尔泰数据采集模块输入计算机，再利用采集软件记录粮仓内温度情况•因此可测出模拟计算时所需的初始条件，以便进行数值模拟.2 CFD数值模拟及理论分析2.1模型建立及相应控制方程本文对多孔介质中的温度场、速度场随时间变化进行研究分析•多孔介质由气固两相组成，其中：固相为大米，为非连续相，以多孔介质的形式存在；气相为空气，为连续相. 在层流和牛顿流体的多相系统中，通过体积平均方法获得计算所用的控制方程［14］・连续性方程式中：P为密度；V为体积；下标0代表空气；C为渗透张力；P为压强；g为当地重力加速度；cp为空气定压比热容；入为导热系数；t为时间；T为温度；U为黏度系数.式（3）〜（5）中所有变量均为体积平均值•基于实验数据建立数学模型和理论计算的需要，本文假设：① 实验对象为多孔介质模型且各向同性；②粮仓为木质结构并配有隔热材料，壁而绝热；③根据Boussinesq近似在传热传质中的应用，除了浮升力会产生温度和浓度梯度的双重扩散影响之外，密度等可视为常数［15-17］；④因为粮食的达西数为10-8数量级［18］,因此动量方程适用于达西定律［19］・2.2模型仓的3D建模根据模型仓具体尺寸使用建模软件Gambit建立3D模型, 利用模型仓的对称性，取模型仓的2/4进行计算•模型仓1/4 模型如图3所示•图中已标出模型的进风口、出风口、大米层和空气层，2个对称面和其他没标处均为模型仓1/4模型墙壁，空气进口位置即为通风地槽位置•将建好的模型导入Fluent软件中，利用实验测得的数据和由文献［20・22］查到的参数设置多孔介质模型参数并进行模拟计算. ［10］房脉柳，胡小群，顾巍•粮仓机械通风模型试验理论与实仓检测［C］〃第七届全国实验流体力学学术会议论文集，2007：120-127.［11］国家粮食局・GB 50320-2002粮食平房仓设计规范⑸•北京：中国计划出版社，2002.[12]杨世铭，陶文锥•传热学[M]・北京：高等教育出版社, 2006.[13]山东工学院，东北电力学院•工程流体力学[M]・北京: 水利电力岀版社，1979.[14]CARBONELL R G, WHITAKER S.Heat and mass transport in porous media[J].Mechanics of Fluid in Porous Media, 1984： 121-198.[15]NIELD D A, BEJAN A.Convection in the porousmedia[M].New York： SpringerVerlag, 1992.[16]TREVISAN O V, BEJAN A.Natural convection with combined heat and mass transfer buoyancy effects in a porous medium [J]」n ter national Jour nal of Heat and Mass Tran sfer, 1985, 28（8）： 1597-1611・[17]JIMNEZISLASH, NAVARETEBOLAOS J L, BOTELLOLVAREZE.Numerical study of the natural convection of heat and 2D mass of grain stored in cylindrical silos[J].Agrociencia, 2004, 38（3）：325-342.[18]SINGH A K, THORPE G R.A solution procedure for threedimensional free convective flow in peaked bulks of grain[J] Journal of Stored Products Research, 1993, 29 （3）, 221-235.[19]JIMNEZISLASH, LPEZISUNZAF, OCHOATAPIAJ A.Natural con vectio n in a cyli ndrical porous cavity with in ter nal heat source： A numerical study with Brinkmanextended Darcymodel[J ]」n ter nation al Journal of Heat and Mass Tran sfer, 1999, 42 (22)： 4185-4195.[20]金文，张来林，李光涛，等•稻谷导热系数的测定研究[J]•粮油食品科技，2010, 18 (2)： 1-4.[21]陆伟培•关于测量大米的密度的实验[J]•物理通报，2001 (2)： 24-25・[22]龚红菊•稻谷物性参数的实验测定[D]・南京：南京农业大学，2004.。
地下粮仓的结构设计研究现状与新进展王振清; 揣君; 刘永超; 王录民【期刊名称】《《河南工业大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】7页(P132-138)【关键词】地下粮仓; 结构设计; 研究现状; 装配式; 组合结构【作者】王振清; 揣君; 刘永超; 王录民【作者单位】河南工业大学土木建筑学院河南郑州450001; 河南省建筑科学研究院有限公司河南郑州450053【正文语种】中文【中图分类】TS210.1; TU930 引言在我国，地下粮仓(简称地下仓)历史悠久，如隋唐时期的含嘉仓、回洛仓、兴洛仓。
其中，仅兴洛仓就有3 000多个大窖，折合总仓容50万t以上[1]。
建国初期，提倡因地制宜建设地下仓，其发展曾一度繁荣。
然而，20世纪90年代以后，国家大规模建设粮仓时，未采用地下仓。
究其原因，主要在于受经济、技术和地理环境等条件限制，地下仓在当时不宜大规模推广应用。
近年来，绿色、环保、节能、低碳等发展理念逐渐深入人心。
地上储粮的易污染、高耗能、高成本等问题日益凸显，不符合国家经济发展的趋势和要求。
大力发展地下仓，构建低温节能地下空间绿色储粮新体系[2]重新被提上议程，受到越来越多专家、学者的青睐。
地下仓显著的优势[1-3]在于低温储粮，抑制虫害，基本上能够免通风降温，免熏蒸杀虫，长期保持粮食品质，实现绿色储粮；大大延长粮食储藏周期，避免频繁周转，大幅降低粮食保管和流通成本；因其建设在地下，因此仓顶上部土地可以再利用，对于用地紧张的城市来说，经济效益明显；抵抗自然灾害和战争破坏的能力强，密闭性和隐蔽性好。
虽然地下仓具有地上粮仓不可比拟的诸多优势，但是地下仓在我国还没有被推广应用。
根源在于现有的地下仓自身还有一些缺陷没有被克服，一些关键技术也没有得到很好的解决。
早期的地下仓对土质和地形条件要求较高，仓容小、机械化程度低；近年来随着大直径钢筋混凝土地下筒仓的出现，逐渐克服了早期地下仓存在的缺陷。
计算流体力学技术在粮食储藏中的应用
1. 粮食储藏CFD仿真模拟
CFD技术主要是通过数值模拟方法，描述流体在空间的运动变化过程，包括速度、压力、温度、质量浓度等参数。
在粮食储藏中，通过CFD仿真模拟，可以预测粮食贮存中的
自然对流、强制对流、传热、湿度、空气流动等物理量的变化，进一步优化加工、贮藏等
环节，提高粮食质量，减少粮食损失。
2. 粮食贮存中的通风降温
当前，粮食在储藏过程中最常见的问题是发生霉变，很大原因是因为储藏环境不合适。
粮食的成熟度、水分含量、储藏温度和湿度等因素都会对质量产生影响。
其中，温度和湿
度是影响粮食储藏的最主要因素之一。
通过CFD技术，可以对于设计和优化储藏仓库的通
风降温系统，优化系统的空气流动，逐步把高温高湿的空气替换掉，保证粮食储藏环境的
恒定，达到防止霉变的目的。
3. 粮食贮存环境与生物保护
在采用CFD技术进行数值仿真分析的同时，也可以在模拟中加入生物保护因素，如淀
粉质的降解和产生酸性物质等，以获得更真实的模拟结果。
可以通过CFD分析模拟，控制
仓库内的气流分布，以改变空气流通路径，使低温低湿区域增大，并实现局部粮食的高温
杀菌和干燥。
总之，CFD技术在粮食储藏中的应用为粮食行业的质量保证提供了非常重要的技术支持。
它能够通过对空气流动、湿度、温度等参数的全面监测，为仓库设计、储存模式、通
风系统等方案提供理论支持。
同时，利用CFD技术分析粮食在空间内部的动态过程，优化
储藏仓库的通风降温系统，对于保护粮食的质量、延长储存时间、减少损失具有积极的作用。
冷却通风过程粮仓内温度变化的数值模拟段海峰;张传洪;王远成;丁德强;付小平【摘要】基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种冷却通风过程中粮仓内热量传递的数学模型,对冷却通风过程中粮仓内温度的变化进行了模拟研究.模拟结果表明冷却前沿移动速度很快,而且粮堆中存在着明显的分层现象,经过一段时间(24 h左右)的冷却通风,粮堆温度降到13.5℃左右.【期刊名称】《粮油食品科技》【年(卷),期】2010(018)004【总页数】3页(P58-60)【关键词】数值模拟;多孔介质;温度变化;冷却通风;粮仓【作者】段海峰;张传洪;王远成;丁德强;付小平【作者单位】山东建筑大学,热能工程学院,山东,济南,250101;山东省齐河国家粮食储备库,山东,齐河,251100;山东建筑大学,热能工程学院,山东,济南,250101;山东建筑大学,热能工程学院,山东,济南,250101;山东建筑大学,热能工程学院,山东,济南,250101【正文语种】中文【中图分类】TS205我国是农业大国,粮食的数量、质量与安全直接关系到国民经济发展和社会稳定的大局。
每年我国粮食总产量高达 5亿 t,但只有 80%的粮食被合理利用。
导致损失的主要原因是粮食在储藏过程中由于昆虫和真菌的侵蚀而发生陈化和劣变[1]。
这些有机物繁殖和生长依赖于一些生物和非生物的因素,其中温度是限制昆虫和真菌分布最重要的非生物因素[2]。
粮食温度低于15℃时,可以有效地阻止昆虫和真菌的繁殖,而高温可使它们迅速繁殖,导致粮食品质储存期间恶化[3]。
因此,温度是确保储粮品质的最重要因素[4]。
1971年 Sinha[5]提出,减少储粮变质的一种方法是通过冷却通风把它降低到安全温度和安全水分。
1990年W ilkin[6]等人提出,粮食储藏期间通过冷却通风降低储粮温度可以有效控制虫害,并减少农药的使用。
经过长期的实践和研究,人们发现当粮食温度低于15℃(粮食安全储藏的温度)时可以有效地避免虫害的发生,抑制粮堆中生物体的生命活动,延缓储粮品质的劣变。
基于 Fortran 程序的储粮通风温度和水分变化的模拟研究张晓静;王远成;高帅;赵会义;魏雷【摘要】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，有效地解决了以上问题，并且首次提出 R 值，使水分传递更加接近实际情况，通过与实验结果的比较，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。
%The temperature and moisture content are critical to achieve safe wheat storage.The research-ers have designed a variety of mathematical models to predict the temperature and moisture content of wheat during ventilation,which generally take a lot of memory and time.The problem can be solved ef-fectively by a new mathematical model based on local heat and mass balance principle and Fortran pro-gram.And the proposing of R makes moister transmission closer to the actual condition.The accuracy and feasibility of the model was verified by comparison with the experimental results and it is very signifi-cant for the guidance of wheat storage.【期刊名称】《粮油食品科技》【年(卷),期】2016(024)002【总页数】5页(P85-89)【关键词】Fortran 程序;储粮通风;传热传质【作者】张晓静;王远成;高帅;赵会义;魏雷【作者单位】山东建筑大学热能工程学院，山东济南 250101;山东建筑大学热能工程学院，山东济南 250101;山东建筑大学热能工程学院，山东济南 250101;国家粮食局科学研究院，北京 100037;国家粮食局科学研究院，北京 100037【正文语种】中文【中图分类】S379.5经过长期的实践和研究，人们发现当小麦堆温度低于15℃(小麦安全储藏的温度)，小麦堆水分在 12%～12.5%(安全水分)时，可以有效地避免虫害的发生，抑制粮堆中生物体的生命活动，延缓储粮品质的劣变[1]。
仓储粮堆内部流场CFD模拟研究粮食是国民经济重要战略物资, 粮食储藏的安全关系到人民群众的基本生活保障和国家的安全稳定。
仓储粮堆机械通风是粮仓内粮食温湿度的重要保证。
本文选用CFD方法对仓储粮堆静态仓储过程中的温度和机械通风过程中的压力的分布和变化进行数值模拟研究, 针对不同研究对象, 通过确定模拟区域、网格划分、模型选择, 结合流体运动规律及相关守恒定律, 建立了仓储粮堆机械通风和准稳态储藏两种模式下的数学模型, 确定了合理的CFD模拟方案。
基于准稳态仓储试验和仓储机械通风试验, 分别模拟研究了机械通风模式下仓储粮堆压力场的分布及其变化和准稳态条件下仓储粮堆温度场的分布及变化情况, 并对模拟结果和实仓试验结果进行对比分析, 得到以下结论: 1. 首先进行了小型粮仓准稳态仓储试验和模拟研究, 然后考虑壁面边界条件对大型粮仓准稳态仓储过程的影响, 模拟了室外浅圆仓和大型平房仓温度场分布, 并进行实仓试验验证, 模拟结果与试验结果基本吻合, 不同粮层温度场的分布变化过程直观表达了模型初始边界导致的模拟结果与试验值间的偏差, 证明采用CFD方法模拟仓储粮堆准稳态温度场的分布是可行的。
2．进行了仓储粮堆机械通风过程压力场的模拟符合工程实际, 模拟结果与试验结果基本吻合, 所出现的偏差与模型简化和假设、物性参数测定实验误差以及试验粮仓的气密性不足有关。
3．仓储粮堆内部流场的CFD模拟研究, 为仓储通风系统的优化设计提供了理论依据, 为进一步的模拟研究奠定了良好基础。
