[发明专利]谷物就仓干燥水分迁移规律的测量方法

权利要求书

1.一种谷物就仓干燥水分迁移规律的测量方法，其特征在于：包括一模拟仓，该模拟仓包括一圆筒形的仓体，该仓体的顶部密封连接一圆锥形的仓顶；所述模拟仓的内侧的底部设有一用于搁置谷物的底板，且该底板均匀设有若干个通孔，所述底板与仓体的底部构成一空气分配室，该空气分配室的一侧设有进风口，另一侧设有出风口，所述进风口与一送风装置通过管路连通；所述仓体的中部设有一温湿度检测电缆，该温湿度检测电缆每间隔一定距离设有一温湿度传感器；在对应设置所述温湿度传感器的平面位置，均匀设有多个取样点；

测量方法包括：

(1)确定总通风量

总通风量指单位时间内通过通风系统的空气总体积量，计算公式如下：

Q_总＝q×V×r，式(1)；

Q_总—总通风量，m³/h；q—单位通风量，m³/(h·t)；

V—粮堆体积，m³；r—粮食容重，t/m³；

(2)初始条件：

将实验仓放置于环境温度设置为T₀℃，相对湿度为RH₀％的房间，再将谷物倒入模拟仓内，至仓内1m刻度线位置，每批谷物总重为300kg，每隔1d在取样点取样，测定各取样点谷物水分含量，直至谷物粮堆至少有一层水分含量低至14％的安全储藏水分；

(3)测定方法：

I、谷物的干燥速率计算方法如下所示：

式中：v_i—i时刻谷物的干燥速率/(％/d)；ω_i—i时刻谷物水分质量分数/％；ω_t—t时刻谷物水分质量分数/％；

II、水分比的计算

就仓干燥t时刻谷物的水分比计算方法如下所示：

其中，MR—t时刻谷物水分比；M_t—干燥t时刻谷物水分含量，％；

M₀—谷物初始水分含量，％；M_e—谷物平衡水分含量，％；

III、谷物平衡水分M_e计算方法如下所示：

其中，RH—相对湿度，％；T_a—粮堆绝对温度，K；

IV、有效水分扩散系数计算方法如下所示：

将公式(5)两边取对数，且令n＝1，可得公式(6)：

其中，MR—t时刻谷物水分比；D_eff—有效水分扩散系数，m²/d；

t—干燥时间，d；L—谷物粮层厚度的一般高度，m；

由公式(6)可知，绘制lnMR与时间t之间曲线，再将曲线线性拟合，根据所得斜率即可计算谷物粮层有效水分扩散系数D_eff；

V、数学模型拟合度评价方程

通过8种干燥数学模型对谷物就仓干燥进行数据拟合，根据拟合结果的相关系数R²及均方根误差来判断8种数学模型中最适合就仓干燥通风过程粮堆各层水分含量变化的模型；计算公式如下：

所述8种干燥数学模型如下：

1、模型名称为Page，模型方程式为

2、模型名称为Modified Page，模型方程式为

3、模型名称为HendersonPabis，模型方程式为y＝ae^-kx；

4、模型名称为WangSingh，模型方程式为y＝1+ax+bx²；

5、模型名称为Wang et al.，模型方程式为

6、模型名称为Binomial，模型方程式为y＝a+bx+cx²；

7、模型名称为Logarithmic，模型方程式为y＝a+be^-kx；

8、模型名称为Diffusion approach，模型方程式为y＝ae^-kx+(1-a)e^-kbx；

其中，MR_实测值—某一数据点试验所测水分比；MR_模拟值—某一数据点根据数学模型预测所得水分比；N—试验数据点的个数；8种干燥数学模型与实测值间拟合度可根据相关系数R²及均方根误差RMSE来衡量，当相关系数R²越接近1，均方根误差RMSE数值越小，说明方程的拟合度越好。