粮食干燥过程的数值模拟及实验研究

作     者：段二亚 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：耿铁;李衡

授予年度：2014年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：粮食干燥 干燥工艺 粮食湿度 空气湿度 角状盒 传热传湿 UDF 

摘      要：我国是粮食生产大国，在粮食输运和储藏过程中需要对粮食进行干燥，否则易造成粮堆发热，甚至发生粮食霉变，我国每年因粮食未干燥或粮食干燥不够而造成的浪费达全国粮食总量的3%，因此增加粮食干燥设备的使用可以大大减少粮食方面的浪费。在我国，粮食干燥设备的使用还不够普及，一方面是由于粮食干燥设备大部分为大型设备，价格较为昂贵;另一方面是由于我国人口众多，大部分农民选择自然干燥，但是自然干燥受到天气情况的限制。由于小型粮食干燥设备价格相对较低，干燥效率高，易于安装，因此，大力推广小型粮食干燥设备是社会发展的一种趋势，是解决粮食干燥问题的重要途径之一。 粮食在干燥的过程中要消耗许多能源，其中涉及到的热质传递过程较为复杂，它不仅与干燥时的天气条件和粮食自身的物理性质和质量有关，也与粮食的干燥工艺及干燥介质的参数有关，因此得到粮食干燥的规律，从而制定合理的粮食干燥工艺至关重要。由于粮食干燥过程的周期长、成本高，同时可重复性的操作性不强，如果通过实验来得到最佳的工艺条件，不仅浪费人力、物力，还大大的增加了生产成本，因此运用数值仿真的方法来代替实验操作，最后再通过实验来验证仿真模拟的结果是一种较为可行的做法。 本课题是在计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)和粮食干燥知识的基础上，研究粮食干燥过程中的数学建模和相应流场的模拟分析，特别是粮堆内热湿耦合传递的数学模型。另外为了表示粮食湿度和空气湿度，我们在VC++的基础上编写了UDF程序，最后运用FLUENT软件对粮食干燥过程进行模拟和分析。本文主要研究的内容有分析了粮食干燥介质的温度、速度、湿度和粮食干燥的时间对干燥过程的影响，及粮食干燥机中角状盒的位置、数量和截面形状对干燥过程的影响，并利用实验对模拟结果进行验证，最终得到影响粮食干燥过程中重要因素的分布规律，为实际生产提供了重要的理论指导和实际的应用价值。