谷物冷却机运行特性研究

李书营 ，王明旭，毕红雪，李永祥

(1.河南工业大学，河南 郑州 450052； 2.郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450003 )

谷物冷却机运行特性研究

李书营1，2，王明旭1，毕红雪2，李永祥1

(1.河南工业大学，河南 郑州 450052； 2.郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450003 )

以3级串联制冷的CGL85型谷物冷却机为对象，研究环境温度、湿度、出风温度、出风湿度对谷物冷却机运行特性的影响。通过分析谷物冷却机的工作原理，提出了有效制冷量的概念，并指出谷物冷却机性能应以制冷量衡量，而使用效果应以有效制冷量来衡量，同时还提出了出风参数设定原则及参考公式。试验结果表明，谷物冷却机在制冷拐点处出现最大制冷量，偏离制冷拐点越远，制冷量越小；因此应尽可能让谷物冷却机工作在制冷拐点附近。

谷物冷却机；制冷量；运行特性；参数设定；制冷拐点

我国是个人口大国，我国的国情决定了必须构建自己的粮食安全储备体系，而实现低温储粮的关键设备——谷物冷却机在实际使用中却存在着诸多问题，比如通风时机如何选取、出风参数如何设置等。国内科技工作者虽对谷物冷却机使用[1-3]及其处理量[4-5]进行了大量的试验研究；但对串级制冷系统运行特性还缺乏系统研究，在使用中也缺乏理论作为指导。这就需要对谷物冷却机运行特性进行深化研究，以优化设计和指导使用。

1 研究对象及研究方法

本研究以3级串联制冷的CGL85型谷物冷却机为研究对象，分别对3台机组的蒸发器、冷凝器、压缩机构建热平衡方程，用C语言编程联立求解。CGL85型谷物冷却机的工作原理如图1所示，程序构架如图2所示。

图1 CGL85型谷冷机工作原理

图2 程序构架

2 计算结果分析

2.1 环境温度对谷物冷却机运行参数的影响

在环境相对湿度60%，出风温度分别为8、13、18℃，出风相对湿度80%条件下， 送风量随环境温度的变化情况见图3。由图3可知，送风量随环境温度降低而增加；且出风温度越高，增加得越快。

图3 环境温度对送风量的影响

在环境相对湿度60%，出风温度分别为8、13、18℃，出风湿度80%条件下， 制冷量随环境温度的变化情况见图4。由图4可知，制冷量随环境温度降低而降低；且出风温度越高，降低得越快。

图4 环境温度对制冷量的影响

谷物冷却机的制冷量一部分用来凝结湿空气中的水分，还有一部分用来冷却干空气，只有后者才有可能被粮食吸收，故将此部分定义为有效制冷量。在环境相对湿度60%，出风温度分别为8、13、18℃，出风湿度80%条件下， 有效制冷量随环境温度的变化情况见图5。由图5可知，有效制冷量随环境温度降低而增加；且出风温度越高，增加得越快。

图5 环境温度对有效制冷量的影响

2.2 环境相对湿度对谷物冷却机运行参数的影响

在环境温度30℃，出风温度分别为8、13、18℃，出风湿度80%条件下，送风量随环境相对湿度的变化情况见图6。由图6可知，送风量随环境湿度的增加而减少；且出风温度越高，降低得越快。

图6 环境湿度对送风量的影响

在环境温度30℃，出风温度分别为8、13、18℃，出风湿度80%条件下， 制冷量随环境相对湿度的变化情况见图7。由图7可知，制冷量随环境湿度增加而增大；且出风温度越高，增加得越快。

图7 环境湿度对制冷量量的影响

在环境温度30℃，出风温度分别为8、13、18℃，出风湿度80%条件下， 有效制冷量随环境相对湿度的变化情况见图8。由图8可知，有效制冷量随环境湿度的增大而减少；且出风温度越高，减少得越快。

图8 环境湿度对有效制冷量量的影响

2.3 出风温度设定值对谷物冷却机运行参数的影响

在环境温度25、27.5、30、32.5℃，相对湿度60%，出风湿度设定值80%，谷物冷却机送风量随出风温度设定值的变化情况见图9。由图9可知，送风量随出风温度设定值增加而增加；环境温度越低，增加的趋势越明显。

图9 出风温度设定值对送风量的影响

在环境温度22.5、25、27.5、30、32.5℃，相对湿度60%，出风相对湿度设定值为80%条件下，谷物冷却机制冷量随出风温度设定值的变化情况见图10。由图10可知，制冷量随出风温度设定值的增加先增加再减少。拐点处设备实现最大制冷量，拐点的位置比环境温度低11～13℃。因出风温度设定值增加，送风量增加，压缩机制冷量增加而湿度调节消耗的制冷量也增加，开始前者占主导，但出风温度增加到一定值后后者占主导，故制冷量先增加后减少。

图10 出风温度设定值对制冷量的影响(定温)

在环境温度30℃，相对湿度分别为30%、40%、50%、60%，70%、80%，出风相对湿度设定值为80%条件下，谷物冷却机制冷量随出风温度设定值的变化情况见图11。由图11可知，制冷量随出风温度的增加先增加而后减少，拐点处制冷量最大，湿度每增加10个百分点，拐点温度相应提高1.5～2.0℃。

图11 出风温度设定值对制冷量的影响(定湿)

在环境温度分别为25、27.5、30、32.5℃，相对湿度60%，出风湿度设定值为80%条件下，有效制冷量随出风温度设定值的变化情况见图12。由图12可知，有效制冷量随出风温度设定值增加而增加；且环境温度越低，增加得越快。

图12 出风温度设定值对有效制冷量的影响

2.4 出风相对湿度设定值对谷物冷却机运行参数的影响

在环境温度30℃，相对湿度60%，出风温度设定值分别为8、13、18℃条件下， 送风量随出风相对湿度的变化情况见图13。由图13可知，送风量随出风相对湿度设定值的增加而增加；且出风温度越高，增加的趋势越明显。

图13 出风相对湿度设定值对送风量的影响

在环境温度30℃，相对湿度60%，出风温度设定值分别为8、13、18℃条件下， 制冷量随出风相对湿度设定值的变化情况见图14。由图14可知，制冷量随出风湿度的增加而增加；且出风温度越高，增加的趋势越明显。

图14 出风相对湿度设定值对制冷量的影响

在环境温度30℃，相对湿度60%，出风温度设定值分别为8、13、18℃条件下， 有效制冷量随出风相对湿度的变化情况见图15。由图15可知，有效制冷量随出风相对湿度设定值的增大而增加，且出风温度越高，增加的趋势越明显。

图15 出风相对湿度设定值对有效制冷量的影响

3 结论

提出了有效制冷量的概念，并指出谷物冷却机性能以制冷量衡量，而使用效果以有效制冷量来衡量。

谷物冷却机使用时机问题上，应尽可能的选择环境温湿度较低的环境进行冷却通风。

谷物冷却机在制冷拐点处出现最大制冷量。偏离制冷拐点越远，制冷量越小。

出风参数设置原则为尽可能工作在制冷拐点附近，出风湿度设置应尽可能的高些，而出风温度设置可参考下式：

式中，Tout为出风温度设定值，T0为环境温度，X为环境相对湿度。

本研究将为绿色储粮提供理论依据。

[1] 黄金根,何圣军,王学伟,等.空调控温与谷物冷却机控温适用性对比试验[J]. 粮油仓储科技通讯，2015,31(5)：17-19.

[2] 黄爱国,王 辉,王若兰.新型节能储藏物冷却机散热控温效果[J]. 粮食储藏，2013,42(4)：19-21.

[3] 梅 禹,周永宁,荣群利,等.应用谷物冷却机控温技术确保偏高水分稻谷安全度夏[J]. 粮食科技与经济，2014,39(6)：49.

[4] 刘启航,周全申,宋 丹.谷物冷却机在气候变化条件下处理量的数值分析[J]. 粮食加工，2008,33(4)：52-55.

[5] 周全申,卞 科.谷物冷却机在不同气候条件下处理能力的数学分析[J]. 粮食与饲料工业，2003(10):20-21.

(责任编辑：俞兰苓)

Operating characteristics of grain refrigerator

LI Shu-ying1，2, WANG Ming-xu1, BI Hong-xue2，LI Yong-xiang1

(1.Henan University of Technology, Zhengzhou 450052, China； 2.Zhengzhou Railway Vocational & Technical College, Zhengzhou 450003, China)

The environment temperature,humidity, target temperature and humidity of the air which influence the operating characteristics of 3 stage series grain refrigerator CGL85 were analyzed. The concept of effective refrigerating capacity was put forward and used to measure the using effect of grain refrigerator,and the refrigerating capacity should be used to evaluate the refrigerating property. At the same time, the setting principle and reference formula of wind parameters were also put forward. The experimental results showed that the maximum cooling capacity of grain refrigerator appeared at the inflection point,which was farther away from the inflection point, the refrigerating capacity was smaller. Therefore,the grain refrigerator should work near the inflection point.

grain refrigerator；refrigerating capacity；operating characteristics；parameter setting principles；refrigeration inflection point

2016-10-17；

2017-01-10

河南省科技公关资助项目(项目编号：142102110036)。

李书营(1975-)，男，讲师，主要从事制冷通风方面的研究。

王明旭(1980-)，男，博士，讲师，研究方向为粮食储藏物流装备。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.02.004

S375

A

1003-6202(2017)02-0016-04