摘 要：介绍了一种基于储粮通风CAE方程进行储粮机械通风中大气平衡相对湿度条件计算的简明方法。
關键词：粮食通风；CAE方程；湿度条件；温度饱和水气量方程
Abstract：This paper introduces a simple method for calculating the relative humidity of the atmosphere in the mechanical ventilation of grain storage based on the CAE equation.
Key words：Grain ventilation； CAE equation； Humidity condition； Temperature saturated water vapor equation
中图分类号：S379
储粮通风自动化和智能化趋势将不断提高，其参数的自动化计算方法是重要基础。本文主要讨论《LST-1202-2002储粮机械通风技术规程》（以下简称《技术规程》）中降温通风中湿度条件第二种方法的自动计算问题。《技术规程》中相对湿度条件是通过查附表B.1和B.2，结合算式B.2得出的。吴子丹、李兴军等关于我国储粮通风CAE方程的最新研究成果，解决了利用方程计算储粮平衡相对湿度替代查表B.1的问题[1]。
1 CAE方程
2007-2011年，已经测定14个小麦品种、17个稻谷品种、16个玉米品种的平衡水分数据。EMC/ERH数据采用CAE方程进行拟合，CAE方程（1）如下。
（1）
其中，ERHr：粮食平衡相对湿度，%；M：粮食含水率，%湿基；t：粮食温度，℃；A1、A2、B1、B2及D：CAE方程的5个参数。主要粮食种类CAE方程参数及主要拟合度指标见表1。
《技术规程》中的算式B.2是不同温度之间空气相对湿度互换算式，其思路是计算出大气温湿度条件对应当前粮温下的粮堆空气相对湿度，与CAE方程计算结果做比较，判定通风条件。这里换个思路，利用CAE方程计算结果和算式B.2，直接换算出当前粮堆空气平衡相对湿度对应的大气温度下的平衡相对湿度RHerhr（%），整理算式B.2得到方程（2），式中ERHr为计算的粮堆平衡相对湿度%。
（2）
并以此为基础判定通风条件，其意义在于：实际检测的大气相对湿度高于该值，粮堆将处于吸附状态，低于该值粮堆将处于解吸状态。
基于上述方法和考虑一定的冗余度，通风控制系统中可将相对湿度边界设置在RHerhr值附近（如RHerhr+/-5%）为保水通风，在其上（如RHerhr+6%以上）为调质通风，在其下（如RHerhr-6%以下）为降水通风。
关于方程（2）中不同温度下空气饱和水气量的计算，将《技术规程》附表B.2采用电子表格软件进行散点图表处理和方程拟合，得到以温度t（℃）为变量的空气饱和水气量Qt（g/m3）方程（3）及拟合示意图如1所示。
至此，总结一下这种方法的思路，其与《技术规程》中算式B.2的结果与查表B.1及B.2对照的方法不同，是利用方程（1）（2）（3）直接计算粮堆平衡相对湿度ERHr对应的大气温度下平衡相对湿度RHerhr，并以此为基点比对实际测量的大气相对湿度值，直观判定通风时粮堆处于吸附或解吸状态。该方法优点是不需查表，且计算结果更精确快捷，应用起来更简洁直观方便。
实际通风作业中，粮堆温度和仓外大气温湿度可以通过粮情测控系统自动获取，粮堆水分可以通过仟样或粮情微波水分在线监测系统自动获取，用方程（1）根据不同粮食品种计算出对应的粮堆平衡相对湿度ERHr，用方程（3）分别计算粮堆和大气温度下的空气饱和水气量Qt粮堆及Qt大气，再用方程（2）计算出对应的大气温度下的平衡相对湿度RHerhr，并以此为基准，根据所需通风策略设定相应边界条件，如此亦可在储粮通风自动控制系统中更方便实现在线自动湿度条件计算，结合大气温湿度数据实时监测，实施精准的各种通风策略窗口控制。
2 CAE方程的应用
以下举例说明该方法的使用过程和效果。例子中粮堆平衡相对湿度均取储粮通风CAE方程小麦解吸和吸附计算结果的平均值，稻谷和玉米的计算结果仅列出作为参考。
例1：小麦粮堆粮温30 ℃，水分11.5%，大气温湿度为20 ℃和80%，计算通风条件。通过方程（1）（2）（3）在WPS电子表格中得到计算结果，见表2。计算结果表明，由于大气相对湿度80%远低于粮堆平衡相对湿度对应的大气平衡相对湿度（计算结果大于100%，取100%），实施通风在降温的同时粮堆将处于解吸（失水）状态。
例2：通风一段时间后，小麦粮堆粮温降为25 ℃，水分基本不变，大气温湿度变为19 ℃和77%，计算通风条件。同样，根据上述方程（1）（2）（3）在WPS电子表格中得到计算结果，见表3。计算表明，此时大气相对湿度77%低于但接近粮堆的平衡相对湿度对应的大气平衡相对湿度81.4%，通风过程粮堆将处于轻微解吸（基本保水）状态。
例3：考察小麦粮堆温度15 ℃，12 ℃，10 ℃，5 ℃，水分11.5%，大气温度为7 ℃，5 ℃和0 ℃，大气相对湿度80%条件下的计算结果。根据方程（1）（2）（3）在WPS电子表格中得到计算结果，见表4～9。
计算结果表明，示例中即便都利用夜间大气相对湿度较高（如80%及以上）的条件，小麦粮温15 ℃，大气5 ℃，7 ℃时，通风时粮堆将总是处于解吸（失水）状态；小麦粮温12 ℃，10 ℃和5 ℃，大气7 ℃，0 ℃与粮堆温度相差较小时，粮堆才处于吸附（增水）状态。
3 讨论
（1）上述计算主要针对吸出式通风方式，压入式通风时，风机对空气一般有0.5～1.5 ℃温升，平均取1 ℃，即大气通过风机后相对湿度会有约5%下降，因此需要将该因素加以考虑，即实际允许大气的相对湿度上限至少还可以提高约5%。
（2）通过上述例子验算表明，例1通风大气湿度条件上限达100%时才能实现保水降温，因此理论计算证明可在高湿度气候条件下，安全地实施降温保水通风作业。这是很多保管人员面对高湿气候条件的顾虑，而有经验的却照常进行通风作业的原因。
（3）例3中各计算结果表明，实施降温调质通风应尽量减小大气与粮堆的温差来改善调质效果，但这将牺牲部分降温效率。
（4）该方法已在北京京粮集团通州大杜社收储粮库玉米通风自动控制系统中得以应用。
参考文献：
[1]李兴军，吴子丹.粮堆绝对平衡湿度和露点温度的查定方法[J].粮食加工，2011，36（4）：34-37.