陳昌勇 莫韓御 甘平洋
[摘要]本研究通過使用分體式谷物冷卻機(jī)對安裝橫向通風(fēng)系統(tǒng)的24m跨度高大平房倉進(jìn)行通風(fēng)降溫試驗(yàn),研究橫向谷冷通風(fēng)工藝的降溫效果以及能耗狀況。試驗(yàn)結(jié)果表明:橫向谷冷通風(fēng)工藝在24m跨度高大平房倉內(nèi)應(yīng)用降溫效率高、保水效果好、糧溫均勻性好且能耗低,單位能耗僅為0.185kW·h/(t·℃)。
[關(guān)鍵詞]谷冷通風(fēng)工藝;高大平房倉;橫向通風(fēng)系統(tǒng)
中圖分類號:S379.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.16465/j.gste.cn431252ts.202005
中國是世界第一產(chǎn)糧大國,稻谷是中國主要的糧食品種,2019年產(chǎn)量達(dá)2.096億t,在我國的糧食生產(chǎn)和儲備上具有舉足輕重的地位[1]。儲藏溫度是影響稻谷儲存品質(zhì)變化的主要因素[2],儲藏溫度過高易導(dǎo)致稻谷結(jié)露結(jié)塊、發(fā)熱霉變、品質(zhì)劣變等問題[3],故如何有效控溫是保持稻谷原有品質(zhì)的關(guān)鍵。谷物冷卻技術(shù)是指采用谷冷機(jī)對空氣進(jìn)行冷卻降溫和調(diào)濕,并將恒溫恒濕的空氣吹入糧堆,對糧堆進(jìn)行冷卻降溫的一項(xiàng)先進(jìn)適用的控溫和低溫儲藏技術(shù)[4]。與常規(guī)自然通風(fēng)技術(shù)相比,其具有不受季節(jié)和地理位置限制、保持糧食水分、降低儲糧損耗的優(yōu)勢,特別是對于南方高溫高濕地區(qū)夏季的控溫具有重要作用。目前谷物冷卻技術(shù)在安裝有豎向通風(fēng)系統(tǒng)的平房倉和淺圓倉中得到大量應(yīng)用[5-7],但在橫向通風(fēng)系統(tǒng)倉房中應(yīng)用的報(bào)道較少[8],快速降溫的同時(shí)減少糧食損失和能源消耗是當(dāng)前谷物冷卻低溫儲糧的重要發(fā)展趨勢。
本研究以稻谷為試驗(yàn)對象,通過對湖南地區(qū)具有橫向通風(fēng)系統(tǒng)的24m跨度高大平房倉進(jìn)行通風(fēng)降溫試驗(yàn)研究,探索湖南地區(qū)橫向通風(fēng)平房倉的谷冷通風(fēng)降溫效果及能耗狀況,為橫向谷冷通風(fēng)工藝的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)倉房情況
供試高大平房倉為湖南金山糧油食品有限公司開慧糧庫0P4號倉:長36m,寬24m,裝糧安全線高6m;倉內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)為橫向通風(fēng)系統(tǒng),倉房南北兩側(cè)各配3個通風(fēng)口;墻面及地面用納米材料進(jìn)行了氣密性處理;倉頂噴涂聚氨酯發(fā)泡材料;糧面覆有茂金絲復(fù)合糧食專用膜,并用雙槽管密封;建筑頂部安裝有太陽能光伏板。
1.2 試驗(yàn)糧情況
供試糧食為湖南產(chǎn)晚秈稻谷2 773.6t,于2017年1月入倉,入倉水分為13.5%,雜質(zhì)含量為1.0%,儲存方式為倉內(nèi)散儲。
1.3 試驗(yàn)設(shè)備
1.3.1 GLA 55f 型分體式谷冷機(jī)(3臺)
北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量為55kW,總配備功率31kW,配備溫/濕度控制系統(tǒng)、無線控制系統(tǒng)以及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
1.3.2 智能型氣密性測定裝置(1臺)
河南未來機(jī)電工程有限公司生產(chǎn),風(fēng)壓990Pa,風(fēng)量5 270m3/h,功率3kW。
1.3.3 糧情檢測系統(tǒng)(1套)
鄭州貝博電子股份有限公司生產(chǎn),全倉共配置測溫電纜48根,每根測溫電纜上有4個測溫傳感器,共計(jì)192個測溫點(diǎn),其中,垂直方向上分4層(由上而下依次為一層、二層、三層、四層),水平方向上分8個截面(由南往北依次為南一截面、南二截面、南三截面、北三截面、北二截面、北一截面),具體測溫點(diǎn)分布情況如圖1所示。
1.4 試驗(yàn)方法
1.4.1 通風(fēng)方法
檢查糧面和大門薄膜密封性,關(guān)閉南北兩側(cè)橫向通風(fēng)主風(fēng)道的隔斷閥和環(huán)流閥。如圖1所示,在倉房的南側(cè)和北側(cè)的通風(fēng)口分別連接3臺谷物冷卻機(jī)和3臺風(fēng)機(jī),倉內(nèi)開啟1扇排氣窗,將谷物冷卻機(jī)通風(fēng)參數(shù)設(shè)置為出風(fēng)溫度12℃~13℃,出風(fēng)濕度85%,開啟谷物冷卻機(jī)進(jìn)行降溫通風(fēng)。當(dāng)整倉平均糧溫降到目標(biāo)值,冷卻峰面移出出風(fēng)口,結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
1.4.2扦樣方法
在倉房四角和中央布置5個扦樣點(diǎn),具體布點(diǎn)如圖2所示,每個扦樣點(diǎn)取3層,分別在糧面以下0.5m(上層)、糧堆中間(中層)和地面以上0.5m(下層)。試驗(yàn)開始前和試驗(yàn)結(jié)束后分別扦樣檢測。
1.4.3 氣密性測試
按照《糧油儲藏平房倉氣密性要求》(GB/T 25229—2010)中的負(fù)壓壓力衰減法進(jìn)行測定。
1.4.4 水分含量測定
按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》(GB 5009.3—2016)中的直接干燥法進(jìn)行測定。
1.4.5 溫度測定
使用糧情檢測系統(tǒng)每隔1小時(shí)測定一次糧溫。
1.4.6 能耗測定
試驗(yàn)開始時(shí)和結(jié)束時(shí)記錄每臺谷物冷卻機(jī)和配套風(fēng)機(jī)的電表讀數(shù)。
2 結(jié)果與分析
2.1 橫向谷冷通風(fēng)溫度變化情況
2.1.1整倉及各層糧溫變化情況
本試驗(yàn)從2018年10月13日11:00開始,到10月15日14:00結(jié)束通風(fēng),共耗時(shí)51h,通風(fēng)期間環(huán)境溫度為14℃~21℃,相對濕度為60.2%~93.4%。整倉及各層糧溫變化情況如圖3所示。由圖3可知,整倉平均糧溫從21.0℃降到16.3℃,降溫幅度為4.7℃,冷鋒前沿由南向北推進(jìn)速度為0.47m/h,降溫速度快。通風(fēng)0~12h的溫度平均變化率最高,為0.13℃/h;通風(fēng)12~24h的溫度平均變化率為0.09℃/h;通風(fēng)24~36h和36~48h的溫度平均變化率均為0.08℃/h;通風(fēng)48~51h的溫度平均變化率為0.07℃/h。這說明通風(fēng)過程中,前期的通風(fēng)降溫效果更明顯,原因在于前期糧堆和進(jìn)倉冷空氣之間的溫差較大,隨著倉內(nèi)溫度的降低,溫差減小,降溫速度也隨之降低。
各糧層(一、二、三、四層)分別從試驗(yàn)前的22.3℃、21.5℃、19.9℃和20.3℃降至試驗(yàn)后的17.3℃、15.8℃、16.0℃和16.1℃,各糧層溫度變化具有很高的一致性,通風(fēng)均勻。整倉最高糧溫點(diǎn)也從通風(fēng)前的32.9℃下降到19.4℃,說明橫向谷冷通風(fēng)工藝對糧堆局部高溫點(diǎn)具有很好的降溫處理效果。
2.1.2 各截面糧溫變化情況
各截面糧溫的變化情況如圖4所示,通風(fēng)前,各截面糧均溫均在19℃以上,各截面糧均溫分別為北一截面23.6℃、北二截面19.9℃、北三截面19.2℃、南一截面22.7℃,南二截面20.9℃,南三截面19.7℃。其中,南北兩側(cè)靠墻的北一截面和南一截面溫度明顯高于其他截面。通風(fēng)后,各截面糧均溫均在18℃以下,各截面糧均溫分別為北一截面17.8℃,北二截面17.2℃,北三截面16.4℃,南一截面14.8℃,南二截面15.7℃,南三截面15.8℃。其中,溫度最低為靠近谷冷機(jī)進(jìn)風(fēng)口的南一截面。在間距約為4.4m的相鄰2個截面之間的平均糧溫變化不大于0.9℃,沿冷風(fēng)推進(jìn)方向單位糧層的糧溫差約為0.2℃,由此可見,本次橫向谷冷通風(fēng)沿冷風(fēng)推進(jìn)方向降溫均勻一致。
在通風(fēng)過程中,冷風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口端的南一截面逐漸向出風(fēng)口端的北一截面推進(jìn)。研究發(fā)現(xiàn),各個截面的糧均溫并不是一開始就逐漸降低的,南二截面、南三截面、北二截面和北三截面均出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象,這是因?yàn)橥L(fēng)前南一截面的溫度高于中間四個截面,風(fēng)機(jī)將南一截面原有的熱風(fēng)由南向北拉出,使南二截面等中間位置截面的溫度暫時(shí)升高,當(dāng)冷風(fēng)通過時(shí)又使糧溫逐漸下降。
2.2 橫向谷冷通風(fēng)氣密性測定情況
使用智能型氣密性測定裝置,測得-300Pa壓力半衰期的倉房氣密性為246s,接近國家一級標(biāo)準(zhǔn)。測定過程中發(fā)現(xiàn)通風(fēng)口和薄膜的密閉情況對氣密性結(jié)果的影響很大,一定要做好查漏補(bǔ)漏工作,確保糧倉的密閉性。
2.3 橫向谷冷通風(fēng)工藝對糧堆水分的影響
如圖5所示,橫向谷冷通風(fēng)前糧堆平均水分為13.05%,通風(fēng)后糧堆平均水分為13.02%,橫向谷冷通風(fēng)后糧堆水分基本沒有降低,說明保水效果良好。
2.4 橫向谷冷通風(fēng)工藝對能耗的影響
根據(jù)《糧油儲藏谷物冷卻機(jī)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(GB/T 29374—2012)計(jì)算單位能耗,結(jié)果如表1所示。本次通風(fēng)累計(jì)耗電量為2 415.9kw·h,單位能耗為0.185kW·h/(t·℃),僅為標(biāo)準(zhǔn)中限定的最大能耗指標(biāo)0.5kW·h/(t·℃)的37%,同時(shí)也低于文獻(xiàn)中報(bào)道的單位能耗,說明橫向谷冷通風(fēng)工藝試驗(yàn)?zāi)芎牡汀?/p>
3 結(jié) 論
(1)在24m跨度高大平房倉中應(yīng)用橫向谷冷通風(fēng)工藝,整倉平均糧溫從21.0℃降至16.3℃,降溫幅度為4.7℃,單位能耗僅為0.185kW·h/(t·℃),顯著低于國標(biāo)中限定的最大能耗指標(biāo),具有冷卻效率高、降溫均勻性好、保水效果顯著和能耗低的特點(diǎn)。
(2)橫向谷冷通風(fēng)降溫效果與倉房氣密性和保溫隔熱性緊密相關(guān),氣密性和保溫隔熱性效果越好,冷氣流從南至北推進(jìn)的速度越快,降溫速度越快,降溫效果越好,橫向谷冷通風(fēng)工藝實(shí)施成本越低。橫向谷冷通風(fēng)前應(yīng)做好倉房氣密性檢查、補(bǔ)漏、改造以及保溫隔熱改造工作。
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