四角切圓進(jìn)風(fēng)口在淺圓倉(cāng)糧面冷卻中應(yīng)用的探討

楊 亮，高志航，褚陽(yáng)陽(yáng)，季 冰，陳傳波

無(wú)錫中糧工程科技有限公司 (無(wú)錫 214035)

淺圓倉(cāng)由于倉(cāng)頂較薄、傳熱較快，故倉(cāng)內(nèi)糧食受外溫影響較大。特別是靠近倉(cāng)頂部分糧食的最高溫度在夏季會(huì)達(dá)到30 ℃～33 ℃，極易因溫差過(guò)大而引起結(jié)露，造成部分區(qū)域會(huì)出現(xiàn)糧食蟲(chóng)害聚集、霉變掛壁等儲(chǔ)糧問(wèn)題。目前多用糧面谷冷機(jī)送風(fēng)或者自然進(jìn)風(fēng)，無(wú)導(dǎo)流措施，造成糧面通風(fēng)時(shí)氣流短路，會(huì)造成局部通風(fēng)不暢，使得溫差梯度偏大，與此同時(shí)遠(yuǎn)離送風(fēng)口的位置需要靠導(dǎo)熱降溫，整體溫度降下來(lái)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，電力消耗大。

現(xiàn)階段四角切圓技術(shù)多用于大型煤粉爐，該技術(shù)可以使燃燒室增加燃燒流程，強(qiáng)化換熱效果，降低燃燒室溫度，從而提高燃燒效率，降低氮氧化物排放量[1]。四角切圓技術(shù)同時(shí)也可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜冷卻，在機(jī)柜四角豎直方向上設(shè)置自擾動(dòng)裝置，射流孔噴射出絕緣冷卻液在水平方向上圍繞服務(wù)器形成環(huán)流，形成的環(huán)流擾動(dòng)與從機(jī)柜底上升的冷卻液相混合，使冷卻液圍繞服務(wù)器螺旋式上升，增強(qiáng)了機(jī)柜內(nèi)冷卻液流程的擾動(dòng)強(qiáng)度，在一定程度上擾動(dòng)越強(qiáng)，換熱性能越好，換熱效率越高。在糧面冷卻方面，可以采用四角切圓通風(fēng)口，送出冷風(fēng)主要集中在糧面，形成冷熱氣流分層；送入冷風(fēng)集中在糧面層，換熱后的熱風(fēng)處于上層空間，不僅隔絕熱空氣向下擴(kuò)散，同時(shí)可以使糧面無(wú)死角得到降溫冷卻，從而實(shí)現(xiàn)糧面控溫系統(tǒng)節(jié)能高效，并保證糧面溫度的均勻性。

1 四角切圓進(jìn)風(fēng)口的改造

1.1 淺圓倉(cāng)通風(fēng)現(xiàn)狀

以淺圓倉(cāng)為例，該倉(cāng)直徑23 m，裝糧高度22.2 m。糧面采用冷機(jī)冷卻，配套糧倉(cāng)專(zhuān)用空調(diào)，每倉(cāng)2套，制冷量15 kW，功率5.9 kW，出風(fēng)口空氣濕度、溫度均可調(diào)節(jié)，設(shè)有回風(fēng)管道，可對(duì)倉(cāng)內(nèi)低溫空氣進(jìn)行循環(huán)利用。每倉(cāng)配置4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量12 812 m3/h，全壓237 Pa，軸流風(fēng)機(jī)抽出糧面上層空間的空氣，達(dá)到通風(fēng)換氣目的。

糧面專(zhuān)用冷機(jī)與軸流風(fēng)機(jī)安裝示意見(jiàn)圖1，糧面氣流組織示意見(jiàn)圖2，進(jìn)風(fēng)口為直吹糧面對(duì)稱(chēng)相對(duì)布置，在遠(yuǎn)離送風(fēng)口處因氣流短路而送風(fēng)氣流無(wú)法吹到的地方(圖2中陰影部分)大約占糧面1/3的面積，整個(gè)糧面完全冷卻需要通過(guò)導(dǎo)熱才能使糧面降溫，將會(huì)使專(zhuān)用冷卻機(jī)或者通風(fēng)機(jī)工作更長(zhǎng)時(shí)間，造成電能的浪費(fèi)。

圖1 糧面專(zhuān)用冷機(jī)與軸流風(fēng)機(jī)安裝示意圖

圖2 糧面氣流示意圖

1.2 四角切圓通風(fēng)口改造

將糧面上原通風(fēng)口改為平行于糧面上布置，風(fēng)口標(biāo)高28 m，這樣糧面氣流會(huì)沿圓周做切線流動(dòng)(如圖3、圖4)，同時(shí)借助倉(cāng)壁可以成為導(dǎo)流器，糧面中心會(huì)形成低壓區(qū)，從中間回風(fēng)口流出，沿高度方向會(huì)形成螺旋流螺旋上升(如圖5)，同時(shí)可以避免糧面低溫區(qū)形成死角，可以快速的對(duì)糧面進(jìn)行降溫。出風(fēng)口流速定為4 m/s，糧面上部換氣量為16 277 m3/h，此時(shí)糧面上部空間換氣次數(shù)高于8次/h。

圖3 28 m風(fēng)口布置以及糧面氣流示意圖

2 四角切圓進(jìn)風(fēng)口的應(yīng)用

依據(jù)圓管?chē)娚淇谟?jì)算，從每個(gè)出風(fēng)口噴射出風(fēng)到相鄰出風(fēng)口處軸心風(fēng)速可衰減到0.5 m/s，不會(huì)對(duì)此出風(fēng)口高速(4 m/s)氣流流線造成擾動(dòng)。并且每個(gè)噴口射流出速為4 m/s，可以對(duì)周?chē)鷼饬餍纬梢?，誘導(dǎo)氣流沿切圓周流動(dòng)(如圖3)。相鄰噴射口距離為14 m，根據(jù)噴口射流計(jì)算，在14 m末端擴(kuò)散半徑已達(dá)4 m，噴出冷風(fēng)可以吹進(jìn)糧堆。噴口距糧面高度為2 m，經(jīng)噴口射流計(jì)算，在據(jù)出風(fēng)口2.75 m，沿出風(fēng)口軸線位置射流擴(kuò)散半徑為2 m，此段以后吹出的涼風(fēng)可以通過(guò)糧面深入到糧堆(如圖5)。

圖4 32 m平臺(tái)設(shè)備管道示意圖

按照專(zhuān)用制冷劑吹出冷風(fēng)為低溫10 ℃計(jì)算，冷風(fēng)剛吹入糧面時(shí)溫度為13 ℃，吹至據(jù)出風(fēng)口14 m時(shí)溫度衰減到幾乎與糧面溫度相當(dāng)，不至于溫度過(guò)低而使糧面下層30～50 cm處降溫而結(jié)露，造成霉變。

根據(jù)噴口射流計(jì)算， 從每個(gè)出風(fēng)口出風(fēng)到相鄰出風(fēng)口所用時(shí)間為7.5 s，因此低溫空氣主要集中在糧面層，強(qiáng)化糧面層對(duì)流換熱，強(qiáng)化糧面層的換熱效率，中心區(qū)形成負(fù)壓利于向上流動(dòng)，可以使換熱后的熱空氣隔絕到冷空氣以上，可以降低換氣次數(shù)并且保證糧面溫度不超溫。雖然氣流流程增加，但空氣粘度系數(shù)小，在淺圓倉(cāng)上層空間一直處于層流流動(dòng)，阻力增加可忽略，并且可以降低換氣次數(shù)，可適當(dāng)降低吹風(fēng)出口流速，進(jìn)一步降低倉(cāng)面以上氣流阻力，不需要更改送風(fēng)設(shè)備規(guī)格型號(hào)即可滿足要求。

圖5 糧面四角切圓單個(gè)出風(fēng)口沿高度方向氣流示意圖

四角切圓出風(fēng)口可僅在20 s 吹遍整個(gè)糧面，而傳統(tǒng)出風(fēng)口則需要至少30 min才能把冷風(fēng)傳導(dǎo)整個(gè)糧面；四角切圓出風(fēng)口可使整個(gè)糧面溫差維持在7 ℃以內(nèi)，而傳統(tǒng)出風(fēng)口整個(gè)糧面溫差可達(dá)12 ℃，甚至在死角處與出風(fēng)口溫差可高達(dá)15 ℃；傳統(tǒng)出風(fēng)口的谷冷機(jī)采用(10 ℃/17 ℃)，而四角切圓出風(fēng)口使糧面充分換熱，可使谷冷機(jī)采用大溫差(10 ℃/20 ℃)小流量冷卻糧面，可節(jié)約至少20%的制冷量。

3 結(jié)束語(yǔ)

四角切圓技術(shù)可以增加氣流貼糧面行程，強(qiáng)化糧面換熱，還可以無(wú)死角環(huán)流冷卻糧面，通過(guò)把大量冷量帶入糧堆面層以下，保證糧面層的冷卻通風(fēng)。糧面層采用四角切圓，同時(shí)利用淺圓倉(cāng)圓筒導(dǎo)流作用，可以在糧面上部空間形成氣流立體分層，以及均勻的溫度梯度，可以減少上層輻射熱，起到隔絕部分輻射熱量的作用。該技術(shù)提高了有效冷量的利用率，降低電耗，具有較好的推廣價(jià)值。