基本信息
- 项目名称：
- Experimental Study on the Effect of Water Content
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用热线法测定了四种谷物的导热性能随含水率的变化关系，结果表明，四种谷物的导热系数随含水率的变化曲线有相同的趋势，但由于谷物颗粒内部结构和组分的不同，又各有差异。利用实验得到的曲线，利用有限元方法，模拟了粮仓温度场在不同时期的变化规律，提出了粮食安全储存的建议。研究成果将为粮食加工及安全储藏、粮仓设计等提供数据支持，而且为粮仓安全运行，确保粮食安全提供理论指导。
- 详细介绍：
- 为了研究含水率对谷物热传导性能的影响，采用热线法测定了小麦、高粱、水稻、玉米的导热性能随含水率的变化关系，测试结果表明，四种谷物的导热系数随含水率的变化曲线有相同的趋势，但由于谷物颗粒内部结构和组分的不同，又各有差异。利用实验得到的曲线，利用有限元方法，模拟了粮仓温度场在不同时期的变化规律，提出了粮食安全储存的建议。研究成果将为粮食加工及安全储藏、粮仓设计等提供数据支持，而且为粮仓安全运行，确保粮食安全提供理论指导。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为了弄清不同含水率对谷物热传导性能的影响，以水稻、高粱、玉米、小麦等四种作为为实验对象，利用热线法实验给出了导热系数随含水率的变化曲线；利用得到的含水率与导热系数关系曲线，通过有限元数值模拟，研究了考虑含水率变化情况下粮仓温度场分布特征。研究成果将为粮仓优化设计和粮食安全储藏提供理论指导。
科学性、先进性及独特之处
- 系统地测定了水稻、高粱、玉米、小麦等四种谷物的导热系数随含水率变化规律，给出了测试曲线；通过数值模拟研究了考虑含水量变化时粮仓温度场变化规律。
应用价值和现实意义
- 实验给出的谷物导热性能与含水率的关系曲线，可为粮食加工、粮食安全储存以及粮仓设计等设计计算提供数据支持。数值模拟解释的粮仓温度场分布特征则可为粮仓设计及安全运行提供理论指导。
学术论文摘要
- 为了研究含水率对谷物热传导性能的影响，采用热线法测定了小麦、高粱、水稻、玉米的导热性能随含水率的变化关系，测试结果表明，四种谷物的导热系数随含水率的变化曲线有相同的趋势，但由于谷物颗粒内部结构和组分的不同，又各有差异。利用实验得到的曲线，利用有限元方法，模拟了粮仓温度场在不同时期的变化规律，提出了粮食安全储存的建议。研究成果将为粮食加工及安全储藏、粮仓设计等提供数据支持，而且为粮仓安全运行，确保粮食安全提供理论指导。
获奖情况
- 1、Luo Wei, Dai Xibi. Experimental Study on the Effect of Water Content on the Thermal Conductivity of Grains. （2010.10收录于《2010岩土多场耦合国际学术会议论文集》 ISTP待检索） 2、 罗伟,戴希碧.含水量对谷物热传导性能影响的实验研究.（2010.4发表于《安徽农业科学》国家核心期刊)
鉴定结果
- 情况属实，同意申报
参考文献
- 1. 闫艳霞,曹玲芝. 粮仓谷物局部发热温度场数学模型研究与应用[J]. 粮食与食品工业, 2008,15(4):40-42 2. 门艳忠. 北方粮库仓储水稻温度场数学模拟和实验研究[J]. 农机化研究, 2004, (6): 171~173 3. 张忠进,金文桂. 谷物导热系数测试的研究[J]. 农业工程学报, 1995, 11(1): 151~154 4. 龚红菊,陈坤杰. 大麦导热系数的实验测定[J]. 粮油加工与食品机械, 2002, (11): 47~48 5. 谢清华. 热针法测量材料导热系数研究[J]. 应用科学学报, 2002, 20(1): 6~9 6. 龚红菊. 非稳态热线法测定大麦的导热系数[J]. 粮食与饲料工业, 2003, (10): 48~49
同类课题研究水平概述
- 在粮仓导热性能测试方面：目前国内外对于谷物的导热系数的测定方法普遍采用的是稳态平板法，这类方法的原理是使确定的热流流过一定厚度的试样，在试样两侧造成温差，通过测量流过试样热流密度、试样的厚度及其两侧的温差，利用傅立叶定律计算求出试样的导热系数。 但是这类方法对于谷物的导热系数的测量是存在问题的，测试试验中要求的热稳定时间周期长(一般的测量时间都在十几个小时以上)，然而在这段时间内，由于测试的谷物中含有水分，这要求实验中的谷物的含水量必须保持不变，然而由于测试系统的加热作用，会造成谷物内部的湿迁移，造成水分的流失蒸发，甚至谷物被烘干，所以测试结果不能反映谷物实际工作状态下的物性及其热传导性能。作者采用热线法测定谷物的热传导系数，该方法在测试过程中加热系统对试样的影响小，仅在靠近热源处的极小范围内有几摄氏度的温升，且测试时间短，一般只需1～3 min，因此，测试过程中试样的物性几乎不会发生变化。可完全满足在实际工作状态下谷物导热系数测试的要求。这类方法加热时间短，在一定程度上确保了谷物的含水量保持不变。这对于谷物的热传导性能有着重要的作用。 在粮仓温度场数值计算方面：目前，对粮仓温度的检测是在仓内布置大量的温度传感元件，对仓内温度场实现在线检测，这样不但增加了粮仓结构的复杂程度，使储粮费用增加，而且传感元件容易损坏，长期储藏时电气电路的可靠性下降，给维修和保养增加了很大难度，有时会造成不可挽回的损失。作者通过计算机模拟不同含水率下粮仓温度场动态变化，得到了粮仓内部的温度分布，分析了含水量、粮仓深度等因素对粮仓温度场分布的影响，在此基础上进行粮仓优化设计和采取相应的温度控制措施。
