[發明專利]一種糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法

在審

• 申請號: 202110019979.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112861313A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李興軍;管超;趙玉霞;頡宇;陶利思;秦文
• 申請（專利權）人: 國家糧食和物資儲備局科學研究院;國貿工程設計院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 彭伶俐

1.一種糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，所述方法包括：基于糧堆焓平衡方程和水分平衡方程，采用離散化方法將糧食床分成N個節段，采用糧食平衡水分方程計算第1個節段的糧層含水率，然后采用迎風差分格式將溫度和水分分配到第2、3、4、······N-1、N節點的過程。

2.如權利要求1所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，

所述離散化方法為：在通風氣流方向將糧食床分為N-1層，糧食床的高度是L，每個層長度是Δx，則方程為：

Δx＝L/(N-1)

所述第1個節段的糧層含水率的計算方程為：

式中，M是糧食平衡含水率，小數干基表示，ERH是平衡相對濕度，小數表示；T是糧堆溫度，℃；系數A、B、C如表1所示；

表1

3.如權利要求1所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，所述糧堆焓平衡方程為：

式中，M，糧食含水率，干基小數表示；T，糧堆溫度，℃；w，糧粒間隙空氣的濕度比率，kg水/kg空氣；x,一維方向的距離，m；t，通風時間，h；H_w，糧堆濕化積分熱，J/kg；h_s，糧堆吸附等熱，J/kg；h_v，糧堆游離水汽化潛熱，J/kg；h_v＝h_s+H_w；

C_a，空氣的比熱，1.0J/(g·K)；C_σ，糧食的比熱，1.3J/(g·K)；C₁，水的比熱，4.18J/(g·K)；ρ_a，空氣密度，取為1.2kg/m³；ρ_σ，糧食籽粒的密度，取為1300kg/m³；ρ₁，糧堆籽粒間隙水蒸氣的密度，等于ρ_σ(1-ε)，取為780kg/m³；ε是糧堆空隙率，取0.4；k_eff，通過糧食床的熱傳導率，取為0.15W/(m·℃)；f_a，通過單位床面積的通風氣流速率，kg/(m²·s)。

4.如權利要求1所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，

所述糧堆水分平衡方程為:

式中，μ_a是含有濕蒸氣的干空氣速率，m/s；

將f_a＝ρ_aμ_a代入糧食水分平衡方程得：

式中，假定水蒸氣和空氣具有相同的速率。

5.如權利要求4所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，

所述糧堆水分平衡方程通過下述質量方程解釋水分通過糧食床附加的運輸來自水蒸氣的擴散：

式中D_eff是通過糧食床的有效水分擴散系數，取為5×10^-6m²/h。

6.如權利要求5所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，

所述糧堆水分平衡方程進一步處理為：

式中，分別是第p+1，p時刻步態后第i節點的糧食含水率；分別是第p時刻步態后第i+1，i，i-1節點的空氣濕度比率；在零時刻步態后第i節點的值(p＝0)是已知的，該水分平衡方程用于計算時刻Δt之后的

7.如權利要求1所述的糧食床通風過程中溫度和水分變化的模擬分析方法，其特征在于，

所述迎風差分格式為：

式中，w_i、w_i-1分別是第i、i-1節點的糧食顆粒間隙空氣的濕度比率。