机械通风降温降水计算与试验验证*

葛 涛 张志国 王卓军 郑启双

(中央储备粮唐山直属库有限公司 063611)

2019年4月17日，我库接收一船巴西大豆，上船检查发现粮情复杂，最高水分达14.6%，最高温40℃，各船舱全部发热，表层下50 cm内有生霉现象，取样化验生霉粒高达7.3%。根据以上情况，制定巴西大豆储藏管理预案，为摸索高大平房仓储存巴西大豆经验，决定在5号平房仓利用机械通风进行降温、降水试验。对降温失水情况理论计算与试验结果进行对比验证，结果相符。

4月18日至4月20日入仓，随后平整粮面，插测温电缆，扦取样品进行水分化验，电子测温等工作。

1 试验材料

1.1 供试仓房情况

5号平房仓长59.75 m，宽20.2 m，储粮线高度为6 m，实际装粮高度为4.52 m，采用一机两道地上笼通风系统，共用6台离心风机，空气途径比为1.55∶1。

1.2 仪器设备

1.2.1 采用6台离心风机，功率11 kW/台，风量为9209 m3/h～18418 m3/h，风压为2176 Pa～1380 Pa，型号为L4—72。

1.2.2 测温系统为河南产，全仓65根测温线，温度传感器间距1.9 m。

1.2.3 水分化验为电烘箱105℃恒重法。

1.2.4 PRDVA风速仪1台，50倍喇叭型放大器1个。

1.3 供试粮情

2019年4月进口巴西大豆3928 t，入仓后平均水分12.6%，最高为13%，最低为12.2%。平均粮温27.4℃，最高为31℃，最低为22.3℃。

2 试验方法

2.1 利用6台11 kW离心风机进行压入式通风，开机时间为4月22日15:00，24日早8:30停机，通风41.5 h。24日17:30再次开机，25日8:30停机，通风15 h，累计通风时间为56.5 h。

2.2 通风前后测量大豆水分，扦样部位按3区11点，每点分4层，通风前后水分对比见表1。

表1 5号仓通风前后各点水分变化情况 (单位：%)

2.3 通风前后粮温变化情况(见表2)

表2 通风前后粮温变化情况

2.4 通风期间粮面表观风速的测定

测定部位及数据见图1。

图1 5号平房仓表观风速测定

2.5 通风期间大气温度及相对湿度(见表3)

表3 通风期间大气温度及相对湿度 (单位：℃,%)

第一阶段通风平均气温为18.1℃，平均相对湿度为59.4%，第二阶段平均气温为16℃，平均相对湿度为54%。

3 数据整理

3.1 总风量、单位通风量的计算

通过测量粮面表观风速计算平均表观风速为：0.0174 m/s。

粮面面积为：59.75×20.2=1206.95 m2。

实际每小时总通风量为：1206.95×0.0174×3600=75603 m3/h。

单位通风量为：75603/3925=19.2 m3/t·h。

3.2 失水量计算(分段计算)

第一段：经查表、粮堆相对平衡湿度约为70%，18℃时饱和水汽量为15.217 g/m3,22.5℃时饱和水汽量为19.7865 g/m3，通风过程粮堆平均温度为(27.4+17.4)/2=22.4℃。

粮堆内空气绝对湿度为：19.7865×70%=13.85 g/m3

通风过程中空气绝对湿度为：15.217×59.4%=9.039 g/m3

粮堆与空气绝对湿度差为：13.85-9.039=4.711 g/m3

说明每立方米空气可以从粮堆中带走4.711 g水。

通风41.5 h总风量为：41.5×75603=3137525 m3

理论失水量为：3137525×4.711=14781 kg

失水率为：14781/3928000×100%=0.38%

第二阶段：经查表,粮堆相对平衡湿度60%，平均气温16℃，平均相对湿度54%。16℃时饱和水汽量为13.504 g/m3，粮堆平均粮温为16.7℃，17℃时饱和水汽量为14.338 g/m3。经计算16.7℃饱和水汽量为14.092 g/m3。

粮堆空气绝对湿度为：

14.092×60%=8.4552 g/m3

通风过程空气平均绝对湿度为：13.504×54%=7.2922 g/m3

粮堆与空气绝对湿度差为：8.4552-7.2922=1.163 g/m3

通风总风量为：15×75603=1134045 m3

失水量为：113404×1.163=1318894g≌1319 kg

失水率为：1319/3928000×100%=0.03%

两个阶段共计失水率为：0.41%。

3.3 大豆降温情况计算

查表得大豆比热1.86 kJ/kg，空气比重为1.293 kg/m3，空气比热为1 kJ/kg，分段计算。

第一阶段：平均粮温由27.4℃降至17.4℃，降温10℃

大豆放出热量为1.86×(27.4-17.4)×3928000=73060800 kJ

通风期间平均气温为18.1℃，出风口温度按平均粮温27.4℃计算，温度上升9.3℃，通风41.5 h带走的热量为：

41.5×75603×(27.4-18.1)×1.293×1=39728419 kJ

查表计算得22.4℃左右时水的汽化热为2448 J/g

第一阶段失水14781 kg，需汽化热量为14781×2448=36183888 kJ。

通风41.5 h空气带走的热量和失水过程中气化吸收的热量总和为75912306 kJ，与仓内大豆粮温下降10℃放出的热量基本相符。多出2851506 kJ，差率为3.76%。

分析可知：大豆的比热受水分等因素影响，仓内空气密度受压力、空气含水量等影响，同时大豆的水分发生变化等因素，导致计算过程中出现误差，本次计算结果误差在合理范围内，因此可以认为本次计算结果与实际相符。

3.4 单位能耗计算

累计通风时间为56.5 h，风机总功率为66 kW/h，累计降温11.5℃，降水0.4%。

4 结论

4.1 储粮机械通风降温受大气温度的影响，外温越低，单位通风量带走的热量越多，降温效率越高。

4.2 储粮机械通风降温受大气绝对湿度的影响，大气绝对湿度越小，单位通风量带走的水汽越多，降温效果越好。降水过程中需吸收大量的热，降水越多降温效果越好。试验结果与计算结果比较吻合，计算方法可供参考。

4.3 大气温度一定的条件下，粮堆温度越高，温差越大，降温越快。

4.4 粮食水分大，粮温高的粮堆降温快。原因是粮食水分大，粮温高的粮堆内部空气绝对湿度大，降水较多。因此，降温效果好。

4.5 降温降水试验结果与理论计算结果基本一致，理论计算对通风作业有指导意义。