27 m跨度平房倉稻谷橫向通風系統試驗研究

馬春云，曹 陽

（沈陽師范大學，遼寧沈陽 110034；國家糧食局科學研究院，北京 100037）

27 m跨度平房倉稻谷橫向通風系統試驗研究

馬春云1，曹 陽2

（沈陽師范大學，遼寧沈陽 110034；國家糧食局科學研究院，北京 100037）

為了研究橫向通風技術在27 m跨度高大平方倉應用可行性，利用倉房安裝的橫向通風系統和糧堆內部靜壓測試管，測試了晚秈稻平房倉橫向通風系統的流體特性參數，獲得了橫向通風晚秈稻糧堆的糧層阻力和設施阻力計算公式，試驗表明稻谷倉橫向通風具有良好的通風均勻性，在適用的單位通風量范圍，系統總阻力在1 400 Pa以內，因此橫向通風系統應用于27 m跨度的稻谷倉是可行的，為完善橫向通風系統設計和應用技術奠定了基礎。

平房倉；橫向通風；糧層阻力；設施阻力；稻谷糧堆

我國對機械通風儲糧技術的研究始于20世紀50年代，歷經數十年研究，在糧倉機械通風技術和裝備方面取得很大成就和進展，使儲糧機械通風系統成為糧倉必配的技術裝備，但目前普遍采用的豎向通風系統依然存在諸多弊端，因此改進糧倉通風系統，提高裝備能源利用率，仍然是儲糧工作面臨的主要問題［1］。

平房倉儲糧橫向通風技術是針對現有儲糧豎向通風系統不足研發出的一種全新的通風方式［2］，與豎向通風技術相比具有氣流途徑比小、通風效率高、均勻性好等優勢，同時能顯著提高平房倉進出糧機械化程度和效率，它不但是儲糧通風方式的一次變革，也將對房式倉糧食進出倉和收儲工藝技術帶來革命性的影響［3］，正在全國逐步推廣和應用。

目前18 m跨度的平房倉稻谷橫向通風系統測試數據表明，糧堆的單位糧層阻力小于豎向通風系統［4］，在實用單位通風量時，橫向通風阻力不大于1 000 Pa，證明了糧堆橫向通風均勻性好的特點。但是目前尚缺乏大跨度的稻谷平房倉實倉測試數據，因此，在2015年11月4日至6日，本研究組在安徽現代糧食物流中心庫開展了27 m跨度平房倉儲存稻谷橫向通風流體性能試驗，取得了理想的結果。

1 材料與方法

1.1 試驗倉房

安徽現代糧食物流中心庫37號高大平房倉，倉房內部凈尺寸為長41.54 m，寬27 m，糧堆高5.78 m。倉房內安裝一套橫向通風系統，糧堆表面用PA／PE五層共擠尼龍薄膜做單面密封。

1.2 供試糧食

試驗糧種為晚秈稻，基本情況如表1。

表1 供試糧食基本情況

1.3 試驗設施和設備

1.3.1 橫向通風道布置形式

南北兩側檐墻內壁上各設置一組風道，橫向通風系統風道布置如圖1所示。

圖1 通風道結構形式示意圖

倉房兩側檐墻底部各3個風口，直徑為500 mm；主風道分置于倉房兩側檐墻上部糧面薄膜下30 cm處；支風道固定于檐墻兩側內壁布置位置如圖1所示，倉門兩側支風道間距為2.4 m，均勻分布，跨倉門支風道間隔為4.6 m，兩端支風道離山墻約1 m，通風途徑比為1.09。

1.3.2 試驗通風設備

采用3臺上海興益風機電器有限公司生產的離心風機，風機型號為L4－72－6C，功率7.5 kW，額定風壓1 760～1 116 Pa，額定風量8 288～16 578 m3／h，轉速：1 800 r／min。

每臺風機通過直徑400 mmPVC硬管與倉房檐墻底部通風口連接，每臺風機連接一臺河南未來機電工程有限公司生產的7.5 kW變頻器。

1.4 測試儀器

為獲得準確的通風系統參數，采用表2所列測試儀器，其中靜壓檢測管事先預埋入糧堆和風道內的各個測試點位置。

表2 通風測試儀器

1.5 試驗方法

1.5.1 測點布置

1.5.1.1 通風口處測試點

風機與倉房連接示意圖如圖2所示，直徑為400 mm標準測試管在離進風口一端2.5 m截面的水平和垂直方向各開1個?12 mm（A1、A2）的測孔，在該截面處采用等面積分環法共設12個測點。

1.5.1.2 糧堆內部測試點

圖2 橫向通風倉房風機連接示意圖

圖3 糧堆測壓點平面布置示意圖

倉內靜壓測試點布置方式及編號順序如圖3所示，將27 m跨度從南到北分為3個截面，南北截面距南北檐墻1 m，中間截面位于糧堆27 m跨度正中間。每個截面從上到下分3層，分別距離糧面0.3 m、3 m和5 m。每層各設11個測點，南北兩側4個測點，兩端距東西檐墻1 m，其余各點間距13.33 m；中間3個測點，兩端距東西檐墻7.67 m，測點間距13.33 m。

糧食入倉到預定裝糧線高度后，按照圖3所示，根據測試點深度布置不同長度的插入式畢托管，畢托管尾部與耐壓軟管相連，將耐壓軟管引到預定的檢測位置，穿過糧堆表面的密封薄膜，連接到針型截止閥上。所有的畢托管布置好后，糧堆表面用PA／PE五層共擠尼龍薄膜壓入氣調專用槽管，形成單面密封。密封后檢測氣密性，－300 Pa到～150 Pa的半衰期為44 s。

1.5.2 測試內容及方法

測試內容及方法同稻谷平房倉儲藏的橫向通風技術工藝研究中橫向通風系統參數的測定［3］。

2 結果與分析

2.1 27 m跨度稻谷倉橫向通風的風機測試

在橫向通風過程中，三臺離心風機所獲得的測試數據見表3。

表3 不同工況下離心風機的測試數據及結果

三臺風機最大風量的相對偏差為12%。三臺風機最大全壓的相對偏差為6%。

三臺風機頻率為50 Hz時輸出功率分別為：

Ny1＝2.69 kW，Ny2＝2.39 kW，Ny3＝2.25 kW

如果風機效率按照70%，傳動效率按照95%，電機儲備系數按照1.2計算，風機應配電機為：N1＝4.8 kW，N2＝4.3 kW，N3＝4.1 kW。

因此，27米橫向通風系統的平房倉，風機配備5.5 kW的電機即可滿足需要。

2.2 27 cm跨度稻谷倉橫向通風系統流體測試

為了消除三臺風機風量的差異對系統風量的影響，把風機的平均風量作為通風口風量，系統總風量采用各通風口平均風量之和，對應的系統流體性能參數測試處理結果見表4。

表4 不同工況下的阻力數據

從表4可知，27米跨度晚秈稻平房倉橫向通風單位通風量4.65 m3／t·h時，系統總阻力為1 379 Pa，通風單位通風量4 m3／t·h時，系統總阻力小于1 100 Pa，即在常用橫向通風單位通風量5 m3／t·h左右時，系統阻力不大于1 400 Pa。

2.3 27 m跨度稻谷倉橫向通風系統各項阻力特性曲線

根據表4數據做出的平均風量與系統阻力、糧堆阻力和設施阻力的特性曲線如圖4所示。

圖4 進口平均風量與各項阻力特性曲線

通過圖4可以得出：稻谷實倉橫向通風的系統阻力、糧堆阻力和設施阻力均隨風機的平均通風量增加而增加，其中設施總阻力為系統總阻力的23%～45%，糧堆總阻力為系統總阻力的55%～77%，

糧堆阻力、設施阻力和系統總阻力都可以采用冪函數準確描述，其曲線擬合的決定系數均大于0.995。通風口平均風量與各阻力冪函數關系為：

H系統＝660.41×Q1.3224，H糧堆＝441.01×Q1.0434，H設施＝210.39×Q1.9113，

式中：H系統—橫向通風系統總阻力，Pa；H糧堆—橫向通風系統糧堆總阻力，Pa；H設施—橫向通風系統設施總阻力，Pa；Q—通風口平均風量，m3／s。

2.4 糧堆表觀風速與單位糧層阻力的關系

根據表4中的數據做出糧堆表觀風速與單位糧層阻力的關系如圖5所示。

圖5 27 m跨稻谷倉橫向通風糧堆表觀風速與單位糧層阻力的關系

由圖5看出27 m跨度稻谷倉橫向通風時，單位糧層阻力隨著糧堆表觀風速的增加而增大，其冪函數關系為：

式中：

H單位糧層—單位糧層阻力，Pa；V—表觀風速，m／s。

2.5 糧堆內部靜壓分布

風機在50 Hz通風工況下，糧堆內部各測點的靜壓測試數據見表5。

表5 50 Hz糧堆內部靜壓測試數據 Pa

根據表5的測試數據做出靜壓分布如圖6。

圖6 27 m跨稻谷倉橫向通風在50 Hz通風工況下的靜壓分布

可見，各截面上中下的靜壓基本位于一條水平線上，表面同一截面靜壓分布基本均勻，其三個截面的通風均勻度分別為：

式中：Jp為糧堆通風均勻度（%），其值越接近與100%均勻度越好。

Cp為糧堆靜壓的變異系數，即測壓點的壓力標準差與平均壓力的比值，反映了各檢測點壓力與平均壓力的離散程度的相對大小，值越小均勻性越好。

Sp為樣本標準差，與樣本均值量綱相同。反映了樣本離散程度的相對大小，在此為所有檢測點靜壓的標準差：測試數據表明：風機的輸出功率均在2.5 kW左右，而該試驗所用風機的額定功率為7.5 kW，輸出功率與配備功率之比為33%，說明風機不在高效區工作，會造成能耗增大的問題。按照實際測試結果，27m跨度橫向通風系統只需配備5.5 kW的電機即可，因此建議選用配套的橫向通風專用風機，達到減損降耗得目的。

晚秈稻的單位糧層阻力可采用冪函數公式H單位糧層＝1 662.9×V1.0434進行計算，主風道布置于糧面下的橫向通風裝置的設施阻力可以采用冪函數公式H設施＝210.39×Q1.9113計算。

27 m跨度稻谷倉三個橫向通風截面的通風均勻度在98%～99%之間，表明糧堆內氣流風速或風量分布十分均勻，具有良好的通風均勻性，可以保證良好的通風效果，并且在常用單位通風量范圍，系統總阻力在1 400 Pa以內，因此橫向通風系統應用于27 m跨度的稻谷倉是可行的。

式中：pp為任一檢測點的靜壓實測值（Pa），

i為檢測點的序號，i＝1，2，3……n，

為所有測點靜壓的平均值（℃），

n為檢測點總數量（個）。

由計算可知三個截面的通風均勻度均在98%～99%之間。說明通風均勻性良好。

3 結論

對27 m跨度稻谷倉橫向通風三臺離心風機的

［1］吳子丹.綠色生態低碳儲糧新技術［M］.北京：中國科學技術出版社，2011：269－270.

［2］曹陽，魏雷，趙小津，等.糧倉橫向通風方法及其系統［P］.中國專利：200910085093，2009.

［3］趙會義，張宏宇，李福君，曹陽，等.我國儲糧機械通風技術發展［J］.北京：糧油食品科技，2015，23（06）：4－10.

［4］祝祥坤，石天玉，馬春云，等.稻谷平房倉儲藏的橫向通風技術工藝研究［J］.糧油食品科技，2015，23（06）：33－37.

［5］LS／T 1202－2002，儲糧機械通風技術規程［S］.北京.中國標準出版社.2002：17－23.

［6］曹陽，魏雷，趙會義，等.我國綠色儲糧技術現狀與展望［J］.糧油食品科技，2015，23（06）：11－14.

Study on transverse ventilation system in 27 meters wide warehouse for paddy

MA Chun－yun1，CAO Yang2
（1.Shenyang Normal University，Shenyang Liaoning 110034；2.Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037）

In order to research the feasibility of the application of transverse ventilation in 27 meters wide paddy warehouse，the fluid characteristic parameters were measured by a set of transverse ventilation system installed in the paddy warehouse and some static pressure tubes in the paddy heap.The calculating formula of unit profile resistance and facilities resistance was acquired.The result indicated that transverse ventilation was of good uniformity，in the applicable range of unit ventilation quantity the total systemic resistance was within 1 400 Pa，which indicated that the scheme of transverse ventilation was feasible to 27 meters wide paddy warehouse，which laid a foundation for improving the design and application of transverse ventilation system technology.

warehouse；transverse ventilation；profile resistance；facilities resistance；paddy heap

TS 210.1

A

1007－7561（2017）01－0080－05

2016－05－23

馬春云，1991出生，女，碩士生.

曹陽，1958年出生，男，教授.