[发明专利]一种粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法

权利要求书

1.一种粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，所述方法包括：基于粮堆焓平衡方程和水分平衡方程，采用离散化方法将粮食床分成N个节段，采用粮食平衡水分方程计算第1个节段的粮层含水率，然后采用迎风差分格式将温度和水分分配到第2、3、4、······N-1、N节点的过程。

2.如权利要求1所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，

所述离散化方法为：在通风气流方向将粮食床分为N-1层，粮食床的高度是L，每个层长度是Δx，则方程为：

Δx＝L/(N-1)

所述第1个节段的粮层含水率的计算方程为：

式中，M是粮食平衡含水率，小数干基表示，ERH是平衡相对湿度，小数表示；T是粮堆温度，℃；系数A、B、C如表1所示；

表1

3.如权利要求1所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，所述粮堆焓平衡方程为：

式中，M，粮食含水率，干基小数表示；T，粮堆温度，℃；w，粮粒间隙空气的湿度比率，kg水/kg空气；x,一维方向的距离，m；t，通风时间，h；H_w，粮堆湿化积分热，J/kg；h_s，粮堆吸附等热，J/kg；h_v，粮堆游离水汽化潜热，J/kg；h_v＝h_s+H_w；

C_a，空气的比热，1.0J/(g·K)；C_σ，粮食的比热，1.3J/(g·K)；C₁，水的比热，4.18J/(g·K)；ρ_a，空气密度，取为1.2kg/m³；ρ_σ，粮食籽粒的密度，取为1300kg/m³；ρ₁，粮堆籽粒间隙水蒸气的密度，等于ρ_σ(1-ε)，取为780kg/m³；ε是粮堆空隙率，取0.4；k_eff，通过粮食床的热传导率，取为0.15W/(m·℃)；f_a，通过单位床面积的通风气流速率，kg/(m²·s)。

4.如权利要求1所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，

所述粮堆水分平衡方程为:

式中，μ_a是含有湿蒸气的干空气速率，m/s；

将f_a＝ρ_aμ_a代入粮食水分平衡方程得：

式中，假定水蒸气和空气具有相同的速率。

5.如权利要求4所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，

所述粮堆水分平衡方程通过下述质量方程解释水分通过粮食床附加的运输来自水蒸气的扩散：

式中D_eff是通过粮食床的有效水分扩散系数，取为5×10^-6m²/h。

6.如权利要求5所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，

所述粮堆水分平衡方程进一步处理为：

式中，分别是第p+1，p时刻步态后第i节点的粮食含水率；分别是第p时刻步态后第i+1，i，i-1节点的空气湿度比率；在零时刻步态后第i节点的值(p＝0)是已知的，该水分平衡方程用于计算时刻Δt之后的

7.如权利要求1所述的粮食床通风过程中温度和水分变化的模拟分析方法，其特征在于，

所述迎风差分格式为：

式中，w_i、w_i-1分别是第i、i-1节点的粮食颗粒间隙空气的湿度比率。