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储粮通风技术总则

时间:2016-04-20浏览次数:886次

第三章、机械通风储粮技术(储粮新技术教程147—200)

第一节、基础知识

第二节、离心式通风机的构造与分类

第三节  轴流式通风机

第四节  房式仓机械通风

第五节  高大平房仓机械通风

第六节  单管通风与多管道通风设备

第七节  机械通风重要参数的选择

第八节  机械通风操作条件

第九节  机械通风时机的判断

第十节  机械通风的操作管理

第十一节  机械通风系统效率评估

第十二节  储粮机械通风技术规程LS/T1202—2002

第四章、房式仓储粮

一、入粮前的基础准备工作
二、入仓粮食的质量要求

三、粮食入仓操作要求

四、储粮日常管理

五、科学运用储粮技术

六、粮食出仓

第三章   机械通风储粮技术

第一节   基础知识一、主要名词与术语

通风——用外部空气置换粮堆内的空气,以改善储粮条件的换气技术称为通风。

自然通风——利用粮堆内部和外部空气密度差引起的热压差和风力造成的风压差促使外部空气进入粮堆内部,置换出粮粒间的气体,实现通风换气,称为粮食的自然通风。

机械通风——利用通风机产生的压力,将外界空气送入粮堆,实现外界空气置换出粮粒间空气的技术称为机械通风。

机械通风系统——将机械通风过程中的设备、部件、粮仓及粮堆用通风管道联成的整体,称为机械通风系统,又称机械通风风网。

供风管道——在粮仓或粮堆外部,与通风机出口所联接的管道。

通风管道——位于粮堆底部或粮堆内的管道,空气通过它可进入粮堆或自粮堆内排出,与通风机的供风管道相联接。

主通风道——位于粮堆内的与通风机供风管道相联接或与风机直接联接的通风管道。

支风道——位于粮堆内与主通风道相联接的管道。

地槽——位于粮仓或粮堆货位地坪以下的槽形通风道。

地上通风道——位于粮仓或粮堆货位地坪之上的通风道,俗称地上笼。

空气分配器——空气经过通风管道,并穿过通风道表面的通气孔板进入粮堆,通气孔板为空气分配器。

通风管道表观风速——指通风管道每平方米通气孔板面积上每秒通过的空气量,单位是m3/m2/s,简写为m/s。

空气分配器表观风速——空气穿过分配器表面的流速,单位是m/s。

压入式通风——通风机将空气从粮仓底部压入粮堆,废气从粮面排出,适用于降水通风和粮堆中、上层发热降温通风。

吸出式通风——通风机将空气从粮堆中吸出,适用于调质通风和粮堆中、下层发热降温通风。

总阻力——气流通过风网时所产生的压力损失,即机械通风系统阻力,它包括通风管道的阻力,分配器阻力及粮层阻力。

空气途径比——空气穿过粮层呈非线性流动时,空气到达粮面的最长路径与最短路径之比。

静压力——垂直作用于风道壁的单位面积上的压力。静压力用来克服通风风网的阻

力。静压力通常用毫米水柱计量,现规定用帕来计量。常用U型管来测量静压力。

粮食——指所有谷类和豆类籽粒、油料作物籽粒及薯类作物的块根、块茎。

粮层阻力——空气被迫送入粮堆时,要通过粮层,气流就要消耗能量,能量损失表现为气流的静压力下降,这个压力降值就是所谓的粮层阻力。以帕(Pa)计量。

粮层风速——气流穿过粮层孔隙的平均速度,单位是m/s。

表观风速——气流穿过粮堆(粮层)表面的速度,也就是每秒钟内通过每平方米粮堆

表面的气流量,单位是m/s。

径向通风——对粮食进行机械通风时,气流横向穿过粮层,气流线互相平行,路径基本相等。

箱式通风——在房式仓墙壁处设置四面带筛网的箱架框体,配备离心式风机,结合揭盖粮面的塑料薄膜,对粮食进行通风的方法。

二、 基本概念

(一)气体的温度

温度是表示物体冷热的物理量,它是物体分子运动的宏观结果。气体的温度常用各种测温仪表来测量。定量地表示物体温度的计量标准,就是温度标尺(简称温标)。

我国法定温度计量单位为绝对温标和摄氏温标。

绝对温标又称开尔文温标,它是表示热力学温度的基本温标,用符号T表示,单位符号为K,它是以气体分子热运动平均能趋于零的温度为起点,即OK,以水的三相点温度作为定义热力学温标的单一固定点,规定水的三相点温度为273.16K,于是1K就是水的三相点热力学温度的1/273.16。

摄氏温标又称百度温标,是广泛使用的一种温标,摄氏温标的符号为t,单位符号为℃在标准大气压下把纯水的冰点定为0℃,沸点定为100℃,在冰点与沸点之间等分为100分格,每一格的刻度就表示摄氏1℃。纯水冰点的热力学温度为273.15K,它比水的三相点热力学温标低0.01K,水的沸点则为373.15K。

绝对温标与摄氏温标的关系是T=t+273.15

在工程上为简化计算,近似写成:t=T-273

摄氏温标与与绝对温标的温度间隔是相等的,即1℃=1K

(二)气体的压力

气体的压力是指气体在单位面积容器壁上的垂直作用力。气体内部的分子在作无规则热运动时产生的对外作用力,这个力就是压力。

我国法定计量单位规定的压力单位是帕斯卡,简称帕,符号为Pa。1Pa是指l平方米表面上作用l牛顿(N)的力。

1 Pa=1 N/m2

另外,在文献中还经常见到的压力单位有标准大气压和工程大气压。

国际上规定的标准大气压(atm),其值为l01325Pa,它是在纬度450海平面上测得的全年平均大气压力。

工程上为计算方便,规定1cm2表面上作用lkg力作为一个工程大气压,简称气压(at)。

工程上还用液柱高度表示气体压力的大小,如米水柱(mH2O),毫米水柱(mmH2O),毫米汞柱(mmHg)。

法定单位制与工程单位制的压力有如下关系:

1标准大气压(atm)=760mmHg=1.0332kgf/cm2=101325Pa

1工程大气压(at)=1kgf/cm2=10000kgf/m2=10000mmH2O

=735.6mmHg=0.968atm=98066Pa

由此可知:

lmmH2O=9.8066Pa≈9.81 Pa

1kPa=1000N/m2

lMPa=106N/m2

用U型管测定风管内的压力时,压力计所指示的压力是风管中气体的实际压力与外界大气压力的差值,称为相对压力或表压力。当风管中的压力大于大气压力时,表压力为正值,以Pb表示,若风管中的压力低于外界大气压力时,表压力为负值,以Pv表示。风管中气体的绝对压力(以Pjd表示)为:

正压时Pjd=B+ Pb

负压时 Pjd=B-Pv

(三)气体的密度和比容

单位体积的气体具有的质量称为气体的密度,是表示气体轻重程度的物理量。用符号ρ表示,其单位是kg/m3,气体密度

ρ=m/V

式中:ρ——气体的密度,kg/m3;

m——气体的质量,kg;

V——气体的体积,m3。

单位质量的气体所占有的体积,也就是密度的倒数称为比容.用符号v表示,其单位是m3/kg,显然:

v=V/m=1/ρ,v. ρ=1

常用气体在0℃的密度见表1-1。

表1—1常用气体在℃时的密度

空  气,ρo=1.293kg/m3

氧    气,ρo =1.429kg/m3

氢  气,ρo=0.0899kg/m3

氮    气,ρo =1.251kg/m3

一氧化碳,ρo=1.251kg/m3

二氧化碳,ρo =1.997kg/m3

二氧化硫,ρo=2.927kg/m3

气体的密度,随着本身的温度升高而减少,就空气赤说,t℃时的密度按下式求出:

由此可知,空气温度升高,则其密度减少,粮仓内粮食温度升高发热时,粮粒间气体的密度减少,小于仓内外空气的密度,产生空气密度差,形成热压差,才能使粮食进行自然通风。热压的大小除与温差大小有关外,还与粮仓下部进气口和上部排气口的高差有关,温差和高差越大,热压越大,通风效果就赵好。

(四)气体的重度

单位体积的气体所具有的重量,也就是作用在单位体积气体上的重力称为气体重度,用符号y表示,单位是N/m3。

当重力加速度g=9.8m/s2时,气体重量G与气体的质量m间的关系:

G=m·g

于是:

(五)机械通风系统的分类

1.按通风的范围分类

(1)全面通风——对独立储粮单元(货位)的整体进行通风。

(2)局部通风——对独立储粮单元(货位)的局部进行通风。

2.按风网的形式分类

(1)地槽通风系统——粮仓(货位)地坪之下建有固定槽形通风道的通风系统,适用于全面通风。

(2)地上笼通风系统——粮 仓 (货 位)地坪之上敷设笼形通风道的通风系统,适用于整体通风。

(3)单管通风系统——小型通风机与单个扦插式通风管配套,插入粮堆内进行通风的系统,适用于局部应急通风。

(4)多管通风系统——一台通风机带有多个扦插式通风管,插入粮堆内进行通风的系统,适用于局部应急通风。

(5)箱式通风系统——在粮堆内预埋箱型空气分配器的通风系统,须配合粮面揭膜方法或配合导风管,用于局部通风或全面通风。

(6)径向通风系统——筒状空气分配器竖置于粮堆中、上层发热降温通风。

(7)无风道通风系统——粮仓底部没全开孔底板的通风系统,适用于小型粮仓的全面通风。

3.按送风方式分类

(1)压入式通风——通风机正压送风,适用于降水通风和粮堆中、上层发热降温通风。

(2)吸出式通风——通风机负压吸风,适用于降温通风、调质通风、预防结露通风和粮堆中、下层发热热降温通风。

(3)压入与吸出相结合式通风

①在粮堆风网中,空气输入端由通风机正压送风,空气输出端由另一台通风机负压吸风,适用于粮层较厚,阻力较大的通风。

②在通风过程中,一个通风阶段采用压入式通风,另一阶段采用吸出式通风,适用于粮层较厚,温度和水份不易平衡条件下的通风。

(4)环流通风——通风机的空气输入端和输出端,分别与粮堆风网的空气输出端和输入端相联接的密闭循环通风系统,适用于环流熏蒸等。

4、按通风机类型分类

(1)离心式通风机通风——适用于风网阻力较大状态下的通风。

(2)轴流式通风机通风——适用于风网阻力较小状态下的通风。其中排风扇通风,适用于低风压缓速降温通风。

(3)混流式通风机通风——适用于风网阻力适中状态下的通风,其风机压力大于轴流式通风机压力。

(六)机械通风的功能

1.降温通风

降低储粮的温度。

(1)处理发热粮或高温粮;

(2)在低温季节进行通风降低粮温,同时采取各种隔热措施保持较低粮温,实现低温储粮;

(3)延长防护剂的残效期。

2.降水通风

降低粮食含水率,提高储粮稳定性。

3.调质通风

在粮食加工前,适当增加粮食水分以改善粮食加工工艺品质。

4.其他目的的通风

(1)平衡粮堆温度、湿度,防止或消除水分转移、分层和结露;

(2)预防高水分粮发热;

(3)排除粮堆内异味或进行熏蒸后的散气;

(4)进行环流熏蒸。

三、 气体流动基本知识

(一)空气在管道内的流动

气体在管道内流动的基本原因是两处的压力不同而引起的。储粮机械通风就是利用通风机迫使空气在管道内及粮堆内流动。

气体在管道内流动时,可用流速和流量来描述。

单位时间内气体在管道内流动的距离称为气体的流速,用符号V表示,单位是m/s。

用下式表示:

v=m/s

式中:v——流速,m/s;

m——距离,m;

s——时间,s。

单位时间内气体流过管道某截面的数量称为流量,是表示气体流动数量的物理量。流量分为体积流量和质量流量。

单位时间内气体流过管道某截面的体积称为体积流量,用符号V表示,单位是m3/s,或m3/min或m3/h。

用下式表示:

V=f·v

式中:V——体积流量,m3/s;

f——管道面积,m2;

v——流速,m/s。

单位时间内气体流过管道某截面的质量称为质量流量,用符号M表示,单位是kg/s或kg/h。气体的质量等于体积乘以密度,体积流量与密度的乘积就是质量流量。

用下式表示:

M=V·p=v.f.p

式中:M——质量流量,kg/s;

V——体积流量,m3/s;

p——密度,kg/m3。

气体流动连续方程式是物质不灭定律在气体力学上的应用。

当气体在管道内连续并且稳定流动时,则单位时间内通过管道内各截面的气体质量一定相等。则有:

质量流量I=质量流量Ⅱ(Ml=M2)

即:V1·p1=V2.p2

V1·f1·p1=V2·f2·p2

在机械通风过程中,空气在管内流动时密度变化不大,即p1= p2,上式变为:

该式即常用的空气流动时的连续方程式。

例题l一1:已知某机械通风系统的空气消耗量为7200 m3/h,空气的温度为20℃,主管道的截面积为0.4m2,求空气在主管道内的流速和质量流量。

解:已知空气温度为20℃时体积流量为7200m3/h,根据V=v·f:

气体在管道内流动时,同时具有三种能量,即位能、压力能和动能。管外有空气,管内流动气体就具有三种相对能量,即位能、压力能和动能。

将单位体积气体具有的位能称为位压(Hw),Hw=H·g·p,位压的单位是Pa;单位体积气体具有的压力能称为静压(Hj),Hj值等于气体的绝对压力;单位体积气体具有的动能称为动压(Hd)。

机械通风储粮技术中,管道内气体(常温下的空气)位压为零。管道内气体的静压可以大于或小于管道外空气的静压,即静压可以为正值或负值,静压在数值上相等于表压力,常用U型压力计测出管内流动气体的静压。通常将管外大气的动压当作零,认为管外大气静止不流动,则管内单位体积气体的动能即是气体的动压。动压可用毕托管测出。

空气在风道中流动时,其能量为静压与动压两部分。空气在风道中流动时具有的总能量称为全压。

H=Hj+Hd

式中:H——全压,Pa;

Hj——静压,Pa;

Hd——动压,Pa。

理想气体的特点是密度不随压力而改变,粘度为零,在管内流动时无能量损失,在管道的任何部位,总能量为常数:

H=Hj+Hd=常数

这就是理想气体的柏努利方程式。

实际空气有粘性,在管道中流动时,有阻力产生,要损失能量(△H1一2)。假使空气沿变径风道由截面l—l流向截面2—2(如图l—1),实际的柏努利方程式:

由此可知,空气在管道内流动,由全压高的截面流向全压低的截面,两截面间的全压损失用来克服空流经这段风道的阻力。在机械通风中全压损失由风网中通风机作为来补偿,压损也用静压损失来表示。

风道内的压力可以用仪表测得,测得风道中的动压,就可计算风道内的风速。

例题1-2:已知某通风管道内的动压力10mmH2O(约为100Pa),求风道内的风速。

解:根据

答:风道内的风速为12.9m/s。

(二)压头损失

实际气体在管道中流动时,气体内部和气体与管道壁之问都会发生摩擦即造成能量损失,这种损失称为压头损失,即阻力。阻力又分为摩擦阻力和局部阻力。

摩擦阻力又称为沿程阻力,指风道长度上的阻力,可用下式计算:

式中:H摩——摩擦阻力,Pa;

L——管道长度,m;

d当——管道当量直径,m;圆形管道的直径d就是当量直径d当,矩形管道的当量直径d当=2ab/(a+b),a、b为其边长,m;

p——空气的密度,kg/m3;

V——气体的平均速度,m/s;

入——摩擦阻力系数。

粗略计算时,对光滑金属管道,入=0.025;对于粗糙金属管道,入=0.O45;对于砖砌管道 =0.05。

空气在风道内流动遇到异形部件如弯头、渐扩管、渐缩管、三通、闸板等,引起流速和流向改变,与管壁发生冲击,产生涡流,必然造成能量损失.这种压力损失称为局部阻力。

局部阻力计算公式为:

H局=

式中:H局——局部阻力,Pa;

K——局部阻力系数,可查表求得;

V——空气的平均流速,m/s;

p——空气的密度,kg/m3。

局部阻力系数的K值主要由试验测出,在设计计算时,用查表方法求得。

第二节  离心式通风机的构造与分类

一、离心式通风机工作原理

离心式通风机主要由叶轮、机壳、进风口、出风口和电机等部件组成。通风机的叶轮在电动机的带动下随机轴高速旋转,叶片间的空气随着叶轮旋转获得离心力,空气在离心力作用下由径向甩出而汇集到机壳,在叶轮吸气口形成真空,同时大气中的空气在大气压力作用下而被吸入叶轮,以补充排出的空气,这样叶轮不停旋转,则有空气不断地进入风机和从风

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