粮仓通风阻力计算公式的选择心K八15警芈岁+],75归泄粮仓通风阻力计算公式的选择阻力公式的选择一、影响粮层阻力的因素:半经验公式△P：单位粮层閘力；«:物料特性系数；①:粮粒当量克径m;e；粮层空陽度；爲：转换系数kgm/Ns:;p:空气密度kg/m';uz空气动力粘度kg/ms;Bakker—Arkema等(1969)提出如下半经验公式用来描述阻力与农产品特性的关系。虽然上述半经验公式用来计算粮层阻力十分繁杂，或者说几乎不可能，在实际中很少应用，但是了解这一公式对分析各因素对粮层阻力的影响很有帮助1、粮食的品种不同粮食的单位粮层阻力不同...
心K八15警芈岁+],75归泄粮仓通风阻力计算公式的选择阻力公式的选择一、影响粮层阻力的因素:半经验公式△P：单位粮层閘力；«:物料特性系数；①:粮粒当量克径m;e；粮层空陽度；爲：转换系数kgm/Ns:;p:空气密度kg/m';uz空气动力粘度kg/ms;Bakker—Arkema等(1969)提出如下半经验公式用来描述阻力与农产品特性的关系。虽然上述半经验公式用来计算粮层阻力十分繁杂，或者说几乎不可能，在实际中很少应用，但是了解这一公式对分析各因素对粮层阻力的影响很有帮助1、粮食的品种不同粮食的单位粮层阻力不同；同一种粮食的不同品种，其粮层阻力也存在差别。特别对于稻谷，长粒、中粒和短粒稻谷的粮层诅力存在明显差别。对计算公式,长粒、中粒和短粒稻谷(湿基水分含屋:13%)的a、b见表6(AP：Pa/m)稻谷abV(m3/S.ni2)长粒4832.01.1671001-015中牌9261.Q1.46280.06-0.41短粒7319.01.50060.08-0.41注：数堀耒源：Cervinka<1971〉.OiaerwoocK1973)2、杂质性质及含量当朵质的粒度比粮食的粒度大时，杂质的存在导致粮层阻力变小•而当杂质的粒度比粮食的粒度小时,杂质可导致粮层阻力变大。Haque等(1978)以水分含量12%(湿基)、杂质含量11%(湿基)的玉米为试验材料得岀如下经验公式：△P=436.67V-+7363.04V2+225.26(FM)V：0.076^0.038m1Zs-m2FR^；0-20%FM:通it4・76n;m3、粮食水分含量及粮堆密度关于粮食水分对粮层阻力的影响，Haque等(1982)针对玉米、小麦和高粱总结出如下经验公式:△P=AV十BV2—CMV(Pa)M：粮食水分含量(湿基)％A、B、C：常数，见表品种ABC玉米1611.74949.3551小麦5573.99634.6200.3325317911-372.5关于粮堆密度对粮层阻力的影响Bern和Charity针对玉米总结出如下经验公式:耳:玉米粮堆密度kg/a?:他：玉米籽粒密度kg/m3;XI、X2、X3是常数。Bowden等(1983)针对大麦就水分含量与粮堆密度的关系提出如下公式：1/Pb二aM+b由上述公式可以看出，由于粮食水分的升高导致粮堆密度的下降，从而导致粮层阻力的下降。4、气流方向由于粮粒的几何形状在空间上的不对称性，以玉米为例，玉米粒水平放置，空气垂直吹向玉米时绕过的路径比水平向玉米时绕过的路径要长，因而阻力也就较大。很多公式给出的粮层阻力为气流垂直穿过粮食的压力降，当气流水平穿过粮食时，粮层阻力要小得多。Kay等(1989)研究发现：在气流量为0.lm3/s.in'时，水平穿过玉米时的粮层阻力仅为垂直穿过时粮层阻力的58%,气流量较小时可能只有45%。Kurroar和Mui:r(1986)研究发现：在气流量为0・077m3/s.时，对于小麦及大麦而言垂直穿过时的粮层阻力比水平穿过时的粮层阻力分别高出60%和115%o5、装粮方式装粮方式的不同导致粮食散堆密度及粮粒空间排列方式的不同，从而对粮层阻力产生影响。图3给出了小麦在4种装粮方式下的粮层阻力，可以看出，由于装粮方式的不同粮层阻力将有很大的变化。不同装粮方式下小麦的单位粮层隅力(贸料来源:Stephans和Fostcr(1978^)6、粮食的流动由于粮食的流动粮堆密度将变小，单位粮层阻力也就变小。夏吉庆、王成芝(1993)研究指出，在粮食水分高时这种变化较大。□001exj0IIII3C.au40.(⑸祺it(m®水为182附;3为24.2为7、气体的温度由上述的半经验方程式可知，空气的动力粘度大则单位粮层阻力就大，空气温度升高将导致动力粘度降低，所以在其它参数保持不变时，温度升高，粮层阻力将降低，这一点在设计高温烘干机时应当引起注意。例如：如果空气温度为25°C时产生的粮层阻力为800Pa,则其它条件不变，空气温度上升到120°C时产生的粮层阻力降低为607Pa。8、7(1・6b—与粮种、水分有关的阻力系数V—粮层表观风速(m/s)h—粮层厚度(m)q—单位重量通风量(m3/ht)Hi—粮层阻力(Pa)X气流速度m5/s-m2△P:单位粮层压力降Pa/m1、Shedd公式：V二A厶严A、B：常数该公式是,Shedd(1955)根据Shedd阻力图提出的。Shedd阻力图是根据其对22种谷物在V=0.005〜0.3(m/s)时得到的实验数据，以气流呈为横坐标，以压力为纵坐标作图得到的。Shedd实验数据及Shedd阻力图被美国农业丄程协会(ASAE)所采用公式：AP二是上述公式的变异形式，这种形式更为常用《规程》参照此形式。品种ab水分(先〉容重(kg/mJ)杂质｛%〉玉米414.041.48411.7709.57.7小麦681.3991.32110.8755.62.6稻谷U4.171.33412.3675.22.3注•V：Q.王成芝在较高气流fi(0.1〜0.6m/s.)的范围内以该方程式为回归模型分折了粮层阻力，a、b的值见表2(Ap：mniHco/m)表2品种ab玉米670155小麦14101.43稻谷17601-412、《规程》:H】=9.81ahVb郑州粮院提供的H林忌=9・8必(％面)"«A.1粮种系数表粮种ab小麦681.399L321玉米414.041.484稻谷484.171.334大米1014.1291.269大豆287.5141.384大麦534.7081.273花生280.4141.481压紧粮堆的粮层阻力，应根据压紧程度，将公式计算所得粮层阻力数值乘以压紧系数4)值一般为1.30-1.55。衰5«不■水分不“輪食的八b值5、前苏联粮科所Hi=9.81h(av+bv2)a>b值见表5表2不同粮食的sb值品种系数41b含水率%容芟杂质%玉米414041.4«41L7709577484J7L.334L2.1367522.310U.17L.26912.6B44.50.5681399L.32110.875562.6大麦534.70HL.273L296U9-221287,514L.384H95709.52韭牛仁280.41414817186L056.5郑州粮食学院赵思孟专家提供。BNT公式：H=9^8A.LV：*2与有关的常数A』H_佚层阻力〈片)…小麦黒麦燕麦大麦壬乘血豆养蔓菜米霍谷I.——柚层厚度(mm)A~L41L761<64L_44o'670-321.?62.34?6%—檢面表现凤還Gn/s>n1,431.41L-421.431.551.51L411.381.41A.n—与馆食伏态有关的希散3>ASAE推荐的公式：十bV)该公式是Hukill和Ives(1955)根据Shedd的实验结果提出的，与实验数据拟台度好于Shedd公品是ASAE推荐的粮层阻力计算公式，a、b的值及的范围见表3(AP：Pa/m)裏3品种合bV(ma/s.rTiJ)玉米2070030.40.0056-0.30497708.55□00025-0.0203小麦270»08.77Q・00560-304»411>2.720.00025—0.0203稻谷2570013.20-0056-0.1524、唐山矿山机械研究所：△HV+liW购式,a、b的值见表43Pa/m)表4品种ab水分含量(％〉玉米9452014.3小麦340120012.1稻谷19060014.6品种AL水分含童(先〉1b■住小麦269716.3.2a14471)1146279.8.2211•nol»1933362^.2111I玉米2383562M!t«011117541619242IMO1?.124239ft28SO141相谷31134414•畑14.)I35728217犬豪II1303283232in60014w426、K•B德罗加林公式:⑵dH=9.$(a・V.・dl+b・VJ*dDdll=9.&(a♦V*S•dl+b*V2*Sz•dl)式中；dH—粮层内dl长度上压力的变化(Pa)dl——粮层内的微元长度〔m)Vb——粮面表观风速(m/s),Vb=V・SV——粮层风速(m/s)s——粮堆孔隙度()a,b——系数，不同粮食状态有不同的a,b值(见表1)表1不同帳食状态的-b值232144715.0时苏联粮食科研所21B98016-0前苏联粮食科研所340120012.1唐山市农机化所50£5916.0前苏联檢食科研所9452014-3唐山市农机化所1«6105515-0前•苏联粮食科研所19060014.6唐山市农执化所麦麦*I米米麦谷小小小玉玉大稻理世乙~檢衣永芬(无)备注7、H.T.Olesen推荐的粮层阻力计算公式：Hi=9.81(l+4v)avh这一公式就是德罗加林公式在b-4a时的表达形式。计算粮层阻力的数学表达式，在实际使用的整个气流流量的范围内均适用。丹麦的H・T.Olesen对于燥并且松散堆放的大麦提出如下经验公式：△P=(250V+1000V2)9•8(Pa)对其它粮种：△P二(45ZM'),，2(aV+bV2)^.8M':单个粮粒重量8、霍曼小麦粮层阻力公式:Hi=9.81(430vh+20)(h^3m)Hi=9.81(0.12qh2+20)(h^3m)Hi=9.81(0.12qHr+20)(h^3m)霍曼图是Holmaa(1966)根据Shedd的实验数据得出的。假定粮堆是压紧的，例如：对小麦和玉米其粮堆密度分别为830kg/no.764kg/m3,则单位粮层阻力在Shedd实验数据的基础上分别增加30%和34%,同时，霍曼图也考虑了气流穿过供风导管及通风孔板时产生的压力降。霍曼圈给岀的粮堆阻力适合在厚粮层，特别是筒仓储粮环境下使用。分析仅限于小麦这一个品种，我们认为.从小麦这个品种获得的这些结论.对于绝大多数品种的粮食，同样具有指导意义9、南京粮院建立的粮层阻力数学模型：H=ahbvcv-m/minH-Pa粮种abc稻谷27.951.091.12糙米23.831.1561.4小麦13.621.221.36玉米3.751.161.6上式说明：粮层阻力与粮层深度和粮而风速有关，粮层阻力H与粮层探度h的关系不是简单的线性关系。10、除此之外，还有谢德的压力资料和霍曼的图表等等值相比较，在较低的气流流量时(00020-0.0200m/S),《规程》数值只相当谢德数值的25—50%；在气流流量为0・02—0.1m/S时，只相当于50-70%；在气流流量为0・10—015m/S时，也只相当于75%左右。2.1讨论：所有这些公式和图表都指岀粮层阻力与粮食品种、各粒大小、形状、表而状态、孔隙度、粮堆含杂种类、含杂程度、粮堆被压紧程度、单位气流量、穿透粮层风速，以及粮层深度等因素有关。2.1.1、《规程》中推荐的公式计算出的单位粮层阻力普遍偏低，气流量范围也较小，在采用此公式时应当慎重。求玉米和小麦的粮层阻力时建议最好采用ASAE推荐的计算公式，求稻谷的粮层阻力时建议根据稻谷粒型的不同选用相应的经验公式。2.1.2shedd图及ASAE推荐的公式是在粮食水分较低、杂质含量较低、粮食堆放松散的情况下并且在一定的气流量范围内总结出的经验公式。应尽呈在粮食散堆特性相近的情况下并在要求的气流量范围内使用这些公式。2.1.3水分及朵质含量对粮层阻力的影响不容忽视。对于松散堆放的高水分粮食，粮层阻力可取上述公式计算值的80%o对于立筒仓、浅圆仓、高大房式仓等粮堆较高时，粮层阻力可在上述公式计算值的基础上增加50%,或者利用霍曼图估算粮层阻力。对进粮时采用布粮器的，在计算粮层阻力时应参照图1进行估算。(£)《息3*5|%2.1.4、在气流呈较高(0・2〜0・6m/s)、粮食水分也较高(15%〜35%)时粮层阻力的研究较少，这在进行烘干机设计时很有用，以后应当加强这方面的研究。2.1.5谢德实验数据同样符合德罗加林公式《规程》方法计算岀的数据游离于大多数实验散据之外，且定量的数值明显小于其它方法。德罗加林公式（谢德图）比较适用于粮层较薄、堆放较松、朵质较少、水份较小的粮堆的粮层阻力计算；较适用于理想的薄粮层状态。特别是简仓存粮环境下，就很难适用了。对于压实的粮食的德罗加林公式，澳大利亚学者亨特曾于1983年给出了不同粮种的a、b值，亨特认为粮堆的密实、疏松程度不同，a、b值也不相同。相对于疏松的粮食，密实粮堆的3值要增大40%・b值要增大20%。这与谢德图说明是一脉相承的。2.1.6、霍曼圈给出的粮堆阻力适合在厚粮层，特别是筒仓储粮环境下使用。附录1高水份小麦的粮堆阻力CHIFF公司实验数据3、除尘风网系统阻力（单位：Pa）计算系统总阻力：H总二H风机+H管+H件+H设备H风机；H件；H设备二©H动，乙一阻力系数；H动一动压值H管二入1H动/d入值与雷诺数Re及粘性系数U有关，通风储粮中常用Re范围内,X=0.35/ReO.25。在滤尘设备中阻力计算有所不同（见表5.）。表5.滤尘设备中布袋除尘器的阻力计算公式类别压入式吸入式脉冲式BLM型脉冲式DMC型阻力计算公式0.12q1.480.16q1.20.lq1.20.8q1.24、粮食通风干燥系统的阻力计算粮食通风干燥系统中空气阻力有以下两种：①烘干系统阻力；②粮食对空气的阻力。而粮食对空气的阻力占整个阻力90%。阻力的修正可按下式计算。Scan二1+（0・14557—0・26418Qa）XFM式中：scan正系数Qa风量FM——含杂质的百分数。美国烘干专家贝克教授推荐使用下列公式可比较简单的计算空气阻力：式中，API——空气阻力[Pa/m]Qa——空气流量（M3/min）a、b—常数，可按（表3）选取。表3空气阻力常数TOC\o"1-5"\h\z品种ab玉米2060030.7小麦291009.84P=AP1XH式中P—总阻力[Pa/m]H—粮层高度[m]按上式计算出总的阻力后，然后根据粮食的具体情况和烘干系统的情况进行修正。
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