粮食的温度和含水率是粮食是否能够安全储藏的主要决定因素,研究粮食干燥通风过程中的温湿度变化,对安全储粮以及优化干燥通风工艺具有重要的实用价值。若采用基于大尺度实仓试验的方法对粮堆干燥通风过程中的温湿度变化进行研究,需要耗费大量人力、物力和财力,并且实验周期长,实验精度受到实验方法、测试技术等因素的限制。因此,实际工程应用中通常不会采用该方法,而是利用数学或物理模型来对粮堆的干燥通风过程进行模拟,以降低研究的难度。对流换热和对流传质是谷物通风或干燥过程中最主要的两种传输方式,内部孔隙与谷粒间的对流换热系数和对流传质系数分别是表征热量交换和质量交换强度的重要参数,是粮食通风和干燥设备设计、参数计算与优化,以及过程数值模拟必须获知的热物理参数。这两个参数与气体穿流强度、气体及粮食的理化特性,以及孔隙的几何结构与尺度等诸多因素相关,理论计算与实验测定都比较困难。以此为背景,本文力求找到一种测定谷堆与气体对流热质传递系数的新方法,主要研究内容如下:1.对粮堆内部热质传递机理进行分析,确定了干燥通风过程中粮堆内部热量和水分传递的主要方式——对流换热和对流传质。2.基于虚拟连续介质假设和局部热平衡原理,采用Whitaker体积平均理论,在集总参数分析法和瞬态对流换热实验的基础上,结合谷堆通风干燥的实际情况,提出了一种测定谷堆与气体对流换热系数的新方法——集总热容法。3.根据集总热容法的原理,设计开发了一套实验测试系统。首先完成系统功能需求分析,然后按照功能需求选择合适的部件自行搭建了一套粮堆对流热质传递系数的测定装置,该装置基本结构包括试验用小型粮仓、主回路控温、主回路控湿、辅回路供气等模块。4.确定表征粮堆多孔介质特性的基本参数和空气的相关物性参数。5.以小麦、玉米和稻谷为实验材料,利用搭建的实验台测量温度变化数据,对数据进行处理后得到小麦、玉米、稻谷三种谷物颗粒的对流换热系数,并与相关文献中得到或引用的结果进行了比较。同时,根据对流换热与对流传质的相似关系,获得三种谷物颗粒的对流传质系数。