基于热量平衡模型的大曲发酵升温机理研究

中国白酒产业正面临产业转型升级,包括制曲在内的关键工艺采用基于经验式的直接改造,关键工程学机理的缺乏导致无法进行理性设计。该研究从大曲升温机理角度,对曲房固态发酵热量的产生与流动进行了定量分析,跟踪记录大曲发酵过程参数,简化大曲发酵过程生化反应,构建大曲热量平衡模型。通过模型计算,整个曲房发酵过程产生的热量,经水分蒸发途径散热占比54.22%,墙壁和微弱气体流动散热占比42.00%,由室内空气升温引起的热量变化可以忽略,剩余3.77%为累积热量部分,其与大曲升温呈正相关(R^(2)=0.85)。经验证,大曲温度变化模型的平均误差为5.05%,R^(2)=0.94。基于模型探讨了调控水分参数对大曲温度产生的影响,表明了水分控制对于调控大曲温度的重要性。初步探讨从数学建模的角度为未来大曲生产的调控与优化的可行性,研究结果可为智能曲房的构建提供理论支撑。

基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

基于热量平衡模型的中速磨热风挡板控制策略优化

典型的中速磨热风挡板控制系统采用入口风量作为控制目标,在入口风量测量失准时无法投入自动控制,对锅炉运行的安全性和经济性都会产生严重影响。本文提出一种采用磨煤机出口压力作为控制目标,基于热量平衡预测模型,根据给煤量、入口温度、收到基水分、出口温度设定值,对出口压力需求值进行预测的控制优化方案。模型验证及应用结果表明,出口压力预测值与磨煤机运行需求一致,热风挡板能够正常投入自动控制,磨煤机出力变化过程中各项运行参数均处于正常范围,对于解决火电厂中速磨一次风量测量失准引起的自动控制问题有很好的借鉴意义。

长白山阔叶红松林生长季热量平衡变化特征

根据长白山阔叶红松林 2 0 0 1年 5月下旬至 10月上旬微气象梯度观测资料和辐射、土壤热通量资料 ,用波文比 -能量平衡方法 (BREB方法 )计算了森林的显热通量和感热通量 ,并计算了森林大气和植被体的储热量 ,分析了阔叶红松林热量平衡各项的日变化和季节变化 ,结果发现 ,热量平衡 (净辐射 )与太阳总辐射呈线性关系 ;热量平衡各项都与净辐射有相同的日变化特征 ,为昼正夜负的曲线 .各项的绝对值一般表现为净辐射 >潜热通量 >感热通量 >储热变化 .受日照时间的影响 ,6～ 10月各分量正值的日持续时间逐渐缩短 .月平均结果 ,白天净辐射 6月份最大 ,10月上旬最小 ,变化于 0～ 5 2 7W·m-2 ,夜间的净辐射在 0～ - 12 1W·m-2 .潜热通量白天和夜间分别在 0～ 4 4 1、0～ - 81W·m-2 ,感热通量昼夜分别在 0～80、0～ - 2 6W·m-2 .储热变化则为 0～ 4 4、0～ - 2 6W·m-2 .白天潜热通量占净辐射的比例 8～ 10月逐渐下降 ,而感热通量和储热变化的比例 9～ 10月明显上升 ,特别在严霜后 2～ 3d ,出现潜热通量比例突减、感热通量比例突增的现象 .文中还对通量观测仪器、方法进行了简要分析 .

青藏公路多年冻土段沥青路面热量平衡及路基稳定性研究

为彻底了解和治理青藏公路多年冻土段路基病害 ,选择昆仑山垭口和 6 6道班两种不同冻土类型路段 ,首次在沥青路面上开展路面辐射和热量平衡观测 ,并同时和路旁天然场地自然下垫面进行同项目的对比观测 .通过观测和计算 ,研究了不同冻土类型路段沥青路面下热量收支状况及路基热量年周转 ,找出了致使路基沉陷及产生融化核的根本原因 ,并对路基内融化核形成演化及其稳定性进行分析 ,计算了路基下人为上限达到最大深度及所需时间和融化核的最终稳定厚度 ,为青藏公路整治提出了可行性措施 .

灌溉与无灌溉大豆田的热量平衡

采用波文比热量平衡法和空气动力学梯度法分析了灌溉和无灌溉大豆田的热量平衡特点．研究结果表明：白天，灌溉大豆田的净辐射（１７．３０ＭＪ／ｍ２）高于无灌溉大豆田（１４．８ＭＪ／ｍ２）；净辐射占太阳辐射的比例：灌溉大豆田为６８％，无灌溉大豆田为５７％．无论灌溉大豆田还是无灌溉大豆田，白天净辐射的大部分用于潜热交换，其次用于显热交换，用于土壤热交换的份额最少．夜里。

青藏高原西部的地面热源强度及地面热量平衡

以 1997年 11月至 1998年 10月青藏高原西部改则和狮泉河地区自动气象站 (AWS)连续观测的近地层梯度资料 ,采用廓线通量法计算出观测期逐日的总体输送系数 ,进而用总体公式得出两站逐日的地面感热和潜热通量。结果表明 :在此观测期内青藏高原西部不论冬夏地面皆为热源 ,地面热源强度具有明显的季节变化 ,两站地面热源强度的年平均值分别为 82 .5W m2 和 6 8.2W m2 。结合辐射和土壤热通量观测资料揭示了两站的地面热量平衡状况 ,用地面热量平衡方程对以上结果进行了闭合误差检验。

沙坡头人工植被区和流动沙丘上热量平衡观测研究

采用流动沙丘上人工植被和裸露流动沙丘下垫面近地层微气象实测资料，应用波文比法，计算了近地层感热和潜热通量２），并与作者在防风林干旱裸田和湿润小麦植被农田的结果进行比较分析。结果表明：在雨季的沙坡头地区流动沙丘人工植被上净辐射通量较强，可达６００Ｗ．ｍ－２以上，而净辐射的７０％左右的能量用于地表的蒸散，而感热散失和土壤贮存能量各占１５％左右；裸露流动沙丘上由于地表反射率大而净辐射通量小于植被区，可达４００Ｗ．ｍ－２，净辐射的６０％左右的能量用于地表蒸发，感热散失量占１５％左右，土壤热贮存占２５％左右。在干旱防风林棵田中，净辐射的４５％左右的能量作为感热而散失，蒸腾潜热只占３５％左右，而土壤贮存的热量占２０％左右。在湿润的小麦植被农田上，几乎净辐射的全部能量都用于潜热蒸散。特别在初夏的干燥天气及热平流较强时，潜热蒸散项甚至大于净辐射项，而感热几乎全天为负值，土壤热通量只占净辐射的５％左右。

科奇喀尔冰川夏季表碛区热量平衡参数的估算分析

利用能量平衡原理、热传导理论和通量传输理论建立了一个热量平衡参数的估算模型, 对西天山的科奇喀尔冰川夏季消融区中部表碛区的热量平衡参数进行估算与分析. 结果表明: 净辐射是表碛面热量收支的主要热源, 吸收的热量主要以潜热和感热的形式向大气输送水汽和热量, 剩余部分用于表碛增温耗热. 与消融区上部的冰面和表碛面相比, 在消融区中部表碛面热量收入中感热输送减小,同时向上的地热输送增加. 热平衡支出项中, 感热交换、蒸发耗热和地热通量的比例分别为 39 1%、39 9%和21%, 其中感热通量与蒸发耗热的比例比消融区上部有所提高, 蒸发耗热的增加比较显著.在总的热量支出中, 平均只有7 8%的热量可以用于表碛下部的增温和向深层传导.

以热量平衡为基础的体感温度模型及气候要素的效应分析

通过对夏季人体热量平衡方程的建立与计算 ,结合我国不同年龄段人群的新陈代谢特点 ,分别建立了不同的体感温度模型。经与我国目前应用较为广泛的人体舒适度统计模型的计算结果相比较 ,证明以热量平衡为基础的人体体感温度模型更具有普遍性。还分析了风、湿度、辐射对体感温度的影响效应。这些结果将为拓宽舒适度服务范围 。

长白山阔叶红松林热量平衡和蒸散的研究

利用长白山阔叶红松林铁塔观测数据 ,采用鲍恩比—能量平衡法 (BREB )和布辛格普适函数法 ,计算出长白山阔叶红松林的热量平衡各分量与蒸散量 ,并利用长白山气象站的数据对蒸散的气候因子进行了分析 ,确认降水量、日总辐射、风速是影响长白山阔叶红松林蒸散的主要因子。

杉—茶间作热量平衡的研究

在安徽省黄山市，于夏季对杉—茶间作园与纯茶园进行了微气象观测研究，用梯度法和热量平衡法计算了土壤热通量、潜热通量和湍流热通量。结果表明，热量平衡各分量值一般白天为正、夜间为负，其值的日较差杉—茶间作园比纯茶园小，且杉—茶间作园最大、最小值出现的时间较纯茶园滞后。热量平衡各分量中，潜热通量占净辐射的比值最大（约１／３～１／２或更多）；湍流热通量值除短时间偶而较大外一般较小；土壤热通量约占净辐射的１／６。杉—茶间作园潜热通量与湍流热通量的日变化特征与纯茶园差异较大。

猪粪好氧堆肥过程有机质降解和热量平衡模型

依据有机质降解一级动力学方程和系统热量平衡方程,充分考虑猪粪好氧堆肥有机质降解的梯次性对数学建模的影响,建立了反应器好氧堆肥过程有机质降解Monod模型和热量平衡模型。有机质降解Monod模型考虑了温度、含水率、氧体积分数和自由空域4种因素对降解系数的影响,其中温度作为最主要影响因素;热量平衡模型中主要考虑了对流、传导的热量传递方式。利用实验室好氧堆肥反应器进行的模型验证试验结果表明:堆肥试验实测值与模型模拟值表现出较好的一致性,有机质降解的实测值与模型模拟值的相对标准误差为13.02%,温度变化的实测值与模型模拟值的相对标准误差为9.9%。

人体热量平衡模型及其在人体舒适度预报中的应用

人对外界冷热的调节和舒适感 ,不能根据气温或其他单一的气象要素来评价。要真正全面表述环境对人体的影响必须运用人体热量平衡模型 ,人体热量平衡模型全面考虑了所有相关的气象要素、行为参数 (活动和服装 )和人体参数。运用上海有限域数值天气预报和热量平衡模型计算了体感温度 ,以衡量人体在环境中的热舒适状况。

民勤绿洲荒漠过渡区辐射特征与热量平衡规律研究

根据巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠交汇处的民勤绿洲荒漠过渡区的长期连续实测资料 ,分析了该地区的辐射特征 ,研究了热量平衡各分量的变化特征及热量平衡规律。在绿洲荒漠过渡区 ,其太阳辐射、净辐射和反射辐射具有明显的日进程和季节变化规律 ;太阳辐射月总量最大值 (12 0 2 3 3kW·m- 2 )出现在 8月份 ,最小值(5 2 0 6 5kW·m- 2 )出现在 11月份 ;流动沙丘表面的反射率高于有植被覆盖的红柳和白刺灌丛沙丘表面的反射率 ,在植被生长季节更为明显 ,反射率日最大值分别为流动沙丘 (37 5 % ) >白刺沙丘 (2 9 7% ) >红柳沙丘 (2 7 9% ) ;流动沙丘表面接受的净辐射是植被覆盖区的 5 0 %～ 70 %左右。在绿洲荒漠过渡区生态系统的热量平衡中 ,占比例最大的是潜热通量 ,其次为感热通量和土壤热通量。随着荒漠化程度的加深 ,生态系统反射率增加 ,净辐射减少 ,而且热量平衡中感热通量和土壤热通量所占比例增加 ,而潜热通量比例减小。

西风爆发时赤道西太平洋热量平衡的诊断分析

西风爆发（ＷＷＢ）对赤道西太平洋暖池ＳＳＴ的影响是ＷＷＢ与ＥＮＳＯ相互作用的一个重要环节。作者运用 ＴＯＧＡ（Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｏｃｅａｎ－Ｇｌｏｂａｌ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）－ＣＯＡＲＥ（Ｃｏｕｐｌｅ Ｏｃｅａｎ－Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）期间暖池海区 ８个浮标的观测资料，根据Ｓｔｅｎｖｅｎ和Ｎｉｉｌｅｒ的热量平衡诊断方法，从能量平衡角度分析了赤道１５６°Ｅ附近ＳＳＴ对１９９２年 ９月到 １９９３年 １月期间两次 ＷＷＢ事件的响应。两次 ＷＷＢ期间， ＳＳＴ都是在ＷＷＢ之前和其后升温，而在ＷＷＢ期间降温，升温和降温的幅度均为ｌ℃左右。热量平衡分析结果表明，季节内时间尺度上海表热通量是导致赤道西太平洋暖池混合层温度变化的主要因素。在海表热通量中，短波辐射和潜热是变化量最大的两项，决定着净通量的正负，其他项的变化则相对较小。水平平流项有时可以超过海表热通量的作用，其作用不可忽略、两次ＷＷＢ的过程中，季节变化造成的混合层的温盐结构和流场结构的差异是导致两次ＷＷＢ事件时上层海洋热量平衡差别的主要因素。另外，混合层的厚度也有明显的变化。

内蒙古奈曼草地热量平衡的研究

内蒙古奈曼草地热量平衡的研究李胜功，何宗颖，申建友（中国科学院兰州沙漠研究所，兰州７３００００）原 芳信（日本农业环境技术研究所，筑波３０５）ＨｅａｔｂｕｄｇｅｔｏｒＮａｉｍａｎｇｒａｓｓｌａｎｄｉｎｉｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ．￥ＬｉＳｈｅｎｇｇｏｎ...

绿洲-荒漠交界处蒸发与地表热量平衡分析

本文利用波文比方法对绿洲－荒漠交界处的绿洲和荒漠的蒸发和地表热量平衡过程进行了探讨．结果表明，波文比方法对于绿洲适用而于荒漠却不适用．

山西太岳山地区辽东栎林夏季热量平衡的研究

采用波文比能量平衡法对暖温带具有代表性的群落辽东栎纯林夏季热量平衡进行研究 ,测定热量平衡各分量。同时用TDM(ThermalDissipationMethod)法通过测定树干液流流量通量 ,得到蒸腾耗热通量 ,进而把蒸腾和蒸发从蒸发散中分开 。

三江平原沼泽湿地开垦后的热量平衡变化

三江平原沼泽湿地分布广泛且集中,沼泽湿地局地冷湿效应显著,但随着沼泽湿地开垦面积的增加,导致区域热平衡发生一系列的变化,最终会影响整个区域的生态环境.1997-1999年间,以三江平原沼泽湿地生态试验站为研究基地,从热平衡的角度出发,采用小气候自动观测仪器采集数据,研究区域沼泽湿地的热平衡状况.主要观测要素有:总辐射、净辐射、反射率等,并与开垦后的农田进行对比,探讨沼泽湿地生态系统演化的热平衡结构的变化规律.研究结果表明:沼泽湿地开垦后,地表反射率减少了16％左右,地表接受的太阳辐射增加了8％～10％,地表显热交换活跃,虽然这大大改善了土壤的热状况,有利于农田作物的生长,但明显改变了沼泽湿地原有的冷湿效应,减弱沼泽湿地特有的环境效应,随着湿地开垦面积的增加,必然导致区域生态平衡的变化.