التحلیل الحراری والمیکانیکی لصوامع تخزین الحبوب تحت ظروف التهویة الجبریة باستخدام طرق نمذجة متطورة

تعتبر حبة القمح مهمة جدا فی تغذیة الانسان لأنها مکون رئیسی فی کثیر من الأطعمة وبالتالی یجب تخزینه بطریقة ملائمة تمنع تلف القمح وجعله متاحاً على مدار العام. أهم طریقة للحفاظ على القمح المخزن هی باستخدام الصوامع نظرا لفوائدها المتعددة. تتمثل أهم مشاکل التخزین فی صوامع القمح فی تراکم الحرارة والرطوبة ولا توجد أنظمة إنذار مبکر لمعرفة حدوث تولید الحرارة والرطوبة. یتم فحص التغییرات فی الضغوط السفلیة والجداریة لتکون مؤشرات مناسبة للإنذار المبکر والتهویة المتحکم فیها. التهویة هی أداة شائعة ، تُستخدم لتعدیل المناخ الداخلی أو المحلی لمعظم الحبوب. تم إنشاء نموذج صومعة تحتوی على ثلاث خلایا حمل أفقیة وعمودیة لجلب بیانات انتقال الحرارة والرطوبة تحت تأثیر ثلاث معدلات وأنماط مختلفة من التهویة مع ثلاث ارتفاعات مختلفة من القمح المخزن خلال فصل الشتاء من عام 2016. تم توزیع خلایا الحمل العمودی الثلاث لقیاس الضغوط القادمة من القطاعات المنشوریة الطولیة الثلاثة على الطبقة السفلیة والتی توفر معلومات حول الانتقال الکتلی بین المستویات الرأسیة. ووفقًا للتقنیة نفسها ، توفر خلایا الحمل الأفقیة بیانات حول الانتقال الکتلی بین المستویات الأفقیة. لمراقبة انتقال الحرارة أو الانحدار فی درجات الحرارة، تم تثبیت ثلاث مزدوجات حراریة على ارتفاعات متساویة من جدار الصومعة. مؤشرات جودة التخزین هی مقدار الانحدار فی درجة الحرارة بین طبقات القمح المختلفة والاختلافات فی الأحمال أو الضغوط بین المقاطع الطولیة والأفقیة ، لکی یتمتع نظام التخزین بکفاءة تخزین أعلى یجب أن یحافظ على الانحدار فی درجات حرارة والاختلافات فی الأحمال الرأسیة والأفقیة عند مستویات أقل. فی هذا البحث تم تقدیم منهجیة جدیدة للتحکم فی درجة الحرارة والرطوبة لصوامع تخزین الحبوب من خلال دراسة الاستراتیجیات المختلفة التی یمکن تطبیقها على عملیة التهویة والأشکال الهندسیة للصوامع. تم استخدام التباین مع طریقة مسطح الاستجابة للحکم على أداء نظام التحکم والذی یساعد على تصنیف وتقییم کل عوامل التشغیل تحت الدراسة. تم تطویر نموذج ریاضی حراری وآخر میکانیکی لصومعة تخزین الحبوب مستنبط من القیاسات التجریبیة. یمکن أن یتنبأ النموذج المتطور بسلوک الحرارة والرطوبة فی صومعة تخزین الحبوب مع نظام تهویة ذو الهواء المحیطی المتغیر الخصائص.
وکانت أهم النتائج المحققة هی کما یلی:

تم الحصول على عوامل التشغیل المثلى على وجه العموم من خلال النمط الثانی والثالث للتهویة وسرعات تدفق الهواء 24 م/ث ونسبة الارتفاع إلى القطر واحد.
تنبأ النموذج المتطور بأن المحتوى الحراری النوعی الأمثل لهواء التهویة المستخدم للسیطرة على الرطوبة والحرارة سیکون فی حدود 43-50 کیلو جول / کج، وهو ما یقابل درجات حرارة الهواء من 20 إلى 27 درجة مئویة والرطوبة النسبیة من 41 إلى 58 ٪.
یوضح محاکاة استجابة النظام الدینامیکی لصوامع تخزین الحبوب تأثیر المدخلات تحت الدراسة أن مدخلی حالة تشغیل أو ایقاف نظام التهویة والشکل الهندسی للصوامع لها تفاعلات أعلى من العاملین الأخریین لنمط التهویة وسرعة تدفق الهواء.