高藝書(shū) 劉益云 劉林生 趙紅輝 項(xiàng) 景 胡長(zhǎng)武 林 濤

(浙江省糧食局直屬糧油儲(chǔ)備庫(kù) 310006)

橫向谷冷通風(fēng)是利用谷冷機(jī)將具有恒定溫度和濕度的冷空氣吸入具有橫向風(fēng)網(wǎng)通風(fēng)系統(tǒng)的糧堆內(nèi),以降低整倉(cāng)糧溫的一種谷物冷卻技術(shù)[1]。浙江省糧食局直屬糧油儲(chǔ)備庫(kù)地處第五儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū),夏季溫度高,晝夜溫差小,高溫不僅不利于稻谷的安全儲(chǔ)存,而且會(huì)加速儲(chǔ)糧害蟲(chóng)的繁殖,導(dǎo)致脂肪酸值的快速上升,引發(fā)稻谷品質(zhì)劣變。為改善稻谷在高溫季節(jié)的儲(chǔ)藏環(huán)境,抑制蟲(chóng)害生長(zhǎng),延緩儲(chǔ)糧品質(zhì)劣變,本研究基于橫向風(fēng)網(wǎng)通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)展稻谷谷冷實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)。

1 材料

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房及儲(chǔ)糧情況

試驗(yàn)倉(cāng)及儲(chǔ)糧基本情況見(jiàn)表1、表2。

表1 試驗(yàn)倉(cāng)基本情況

表2 儲(chǔ)糧基本情況

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

GGLH40型谷冷機(jī)1臺(tái)、HLH-3型斜流風(fēng)機(jī)1臺(tái)、3 kW變頻器1臺(tái)、糧情測(cè)控系統(tǒng)1套。

2 試驗(yàn)方法

2.1 測(cè)溫點(diǎn)布設(shè)方法[2-3]

沿倉(cāng)房長(zhǎng)度方向從東到西設(shè)置7個(gè)測(cè)溫截面,寬度方向從南到北分5個(gè)截面,糧堆高度從上到下分4層,測(cè)溫電纜距離倉(cāng)房四周墻體0.3 m,表層和底層測(cè)溫電纜距離糧面和地坪0.3 m,測(cè)溫電纜水平間距約4.30 m,垂直間距約1.41 m。整倉(cāng)共鋪設(shè)35根測(cè)溫電纜,南北方向每個(gè)截面共28個(gè)測(cè)溫點(diǎn),整倉(cāng)共計(jì)140個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

2.2 谷冷機(jī)作業(yè)方法

橫向谷冷通風(fēng)系統(tǒng)由倉(cāng)房橫向風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)、谷冷機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)構(gòu)成。具體連接方法為,將谷冷機(jī)的出風(fēng)管、回風(fēng)管分別連接在試驗(yàn)倉(cāng)西南角和西北角的通風(fēng)口(連接主風(fēng)道),在東北角的通風(fēng)口連接斜流風(fēng)機(jī),其他通風(fēng)口采用塑料薄膜和槽管密閉,糧面和倉(cāng)門用單膜雙槽管進(jìn)行密封。作業(yè)時(shí),開(kāi)啟谷冷機(jī)和斜流風(fēng)機(jī),進(jìn)行整倉(cāng)冷卻通風(fēng)。在谷冷機(jī)的操作界面設(shè)置冷風(fēng)出風(fēng)溫度和濕度。利用糧情測(cè)控系統(tǒng)記錄通風(fēng)前以及通風(fēng)過(guò)程中每2 h整倉(cāng)各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化,并分析冷卻通風(fēng)試驗(yàn)效果。

谷冷作業(yè)期間,每2 h檢測(cè)進(jìn)入糧倉(cāng)冷風(fēng)溫度,當(dāng)進(jìn)倉(cāng)冷風(fēng)溫度變化超過(guò)2℃時(shí),及時(shí)調(diào)整谷冷機(jī)風(fēng)機(jī)的冷通參數(shù),使溫度與設(shè)定值接近。當(dāng)冷風(fēng)面逐漸從南向北遷移到北側(cè)斜流風(fēng)機(jī)口,平均糧溫達(dá)到目標(biāo)溫度后,結(jié)束試驗(yàn)。

2.3 “鼓膜谷冷均溫”階段(7月8日17:30～7月9日6:00)

谷冷作業(yè)前期,先進(jìn)行“鼓膜谷冷均溫”試驗(yàn)。冷風(fēng)(設(shè)置出風(fēng)溫度為10℃,實(shí)測(cè)溫度為11.5℃)通過(guò)谷冷機(jī)的出風(fēng)管進(jìn)入主風(fēng)道,經(jīng)由支風(fēng)道進(jìn)入糧堆,并穿過(guò)上層糧堆,到達(dá)糧堆表面,形成“冷氣囊”。在倉(cāng)房北側(cè),冷氣一部分由斜流風(fēng)機(jī)排出倉(cāng)房,另一部分通過(guò)連接在倉(cāng)房西北角通風(fēng)口上的回風(fēng)管回流到谷冷機(jī)。在此階段試驗(yàn)中,谷冷機(jī)的回風(fēng)管利用三通進(jìn)行補(bǔ)氣(補(bǔ)氣口直徑為110 mm),同時(shí)斜流風(fēng)機(jī)頻率設(shè)置在26.8 Hz,便于“冷氣囊”的形成。

2.4 大風(fēng)量整倉(cāng)降溫階段(7月9日6:00～7月12日16:00)

調(diào)整斜流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率,使膜下糧堆形成負(fù)壓。7月9日6:00開(kāi)始,進(jìn)入大風(fēng)量整倉(cāng)降溫階段,實(shí)測(cè)谷冷機(jī)出風(fēng)溫度為8℃(設(shè)置出風(fēng)溫度為10℃)。

2.5 閉環(huán)谷冷降溫階段(從7月12日16:00～作業(yè)結(jié)束)

7月12日16:00開(kāi)始,關(guān)閉谷冷機(jī)回風(fēng)管的補(bǔ)風(fēng)口,調(diào)整斜流風(fēng)機(jī)頻率為20 Hz,進(jìn)入閉環(huán)谷冷降溫階段,實(shí)測(cè)谷冷機(jī)出風(fēng)溫度為9℃(設(shè)置出風(fēng)溫度為5℃)。

3 結(jié)果與分析

3.1 谷冷通風(fēng)整體效果分析

谷冷試驗(yàn)從2020年7月8日17:30開(kāi)始,于7月17日10:00結(jié)束,總計(jì)209 h。試驗(yàn)期間,氣溫為21.5℃～36.3℃,試驗(yàn)倉(cāng)整倉(cāng)橫向谷冷通風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。如圖1所示,谷冷作業(yè)前后,糧堆平均溫度由18.3℃下降至14.8℃,降幅為3.5℃;最高糧溫從25.3℃降到21.8℃,降幅為3.5℃;周均糧溫從20.1℃下降到14.6℃,降幅5.5℃;內(nèi)均糧溫從15.9℃先上升至16.9℃,再下降至15.1℃,降幅0.8℃。內(nèi)均溫度前期(7月12日22:00以前)緩慢升高原因:谷冷機(jī)的冷空氣由主風(fēng)道經(jīng)由支風(fēng)道緩慢上升到達(dá)糧面上部空間的過(guò)程中,糧堆表面熱空氣被“擠壓”進(jìn)入糧堆,使得糧堆內(nèi)溫緩慢上升。后期,隨著糧堆內(nèi)冷熱空氣的不斷循環(huán)和熱交換,糧堆內(nèi)溫逐漸下降。谷冷作業(yè)結(jié)束,各溫度指標(biāo)總體均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖1 谷冷通風(fēng)作業(yè)各時(shí)間點(diǎn)糧溫變化趨勢(shì)

3.2 “鼓膜谷冷均溫”階段效果分析

冷氣由倉(cāng)房南北兩側(cè)均勻分布的支風(fēng)道穿過(guò)糧堆的過(guò)程中,糧堆本身的熱量會(huì)隨著冷風(fēng)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生由南向北的“遷移”,表現(xiàn)為糧堆南一截面、南二截面、寬中截面、北二截面出現(xiàn)多點(diǎn)的溫度上升,見(jiàn)表3。在此階段,大部分冷風(fēng)可能在南一截面所處位置呈現(xiàn)斜向上方向移動(dòng)并穿越表層糧堆的運(yùn)動(dòng)路徑(支風(fēng)道半徑0.25 m,測(cè)溫電纜距離倉(cāng)壁0.3 m),只有少部分冷風(fēng)自南向北徑直穿越糧堆。這就使得在谷冷作業(yè)前期,南一截面糧堆溫度上升響應(yīng)最迅速(谷冷作業(yè)2 h時(shí),南一截面溫度上升的點(diǎn)有19個(gè),溫度累計(jì)上升8.2℃),南二截面、中截面、北二截面所呈現(xiàn)的溫度上升響應(yīng)較南一截面相對(duì)較弱。

表3 谷冷作業(yè)2 h時(shí)糧堆截面各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化幅度 (單位:℃)

同時(shí)能夠觀察到,南一截面(共7個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)溫度下降,溫度累計(jì)下降7.5℃)和西一截面(共11個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)溫度下降,溫度累計(jì)下降4.9℃)上層溫度出現(xiàn)下降的現(xiàn)象,分析原因可能是糧食與冷氣發(fā)生了熱交換。西一截面糧堆距離冷風(fēng)入口更近,冷風(fēng)量更大,在形成“冷氣囊”的過(guò)程中,其上層糧溫下降明顯。當(dāng)冷風(fēng)穿過(guò)上層糧面,再經(jīng)由上層糧面斜向下穿過(guò)糧堆后,冷風(fēng)在倉(cāng)房北側(cè)與糧堆進(jìn)行熱交換,使得北一截面糧堆溫度出現(xiàn)迅速下降。

隨著谷冷作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng),冷風(fēng)源源不斷進(jìn)入糧堆,上述溫度上升或下降效應(yīng)逐漸顯著。

3.3 大風(fēng)量整倉(cāng)降溫階段效果分析

當(dāng)谷冷作業(yè)進(jìn)行24 h時(shí),可以觀察到,在糧堆南側(cè)、北側(cè)和東側(cè)形成了“冷皮”,見(jiàn)表4。在“冷皮”形成的過(guò)程中,隨著谷冷作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng),“冷皮”的溫度逐漸下降。

表4 谷冷作業(yè)24 h時(shí)糧堆截面各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化幅度 (單位:℃)

3.4 閉環(huán)谷冷降溫階段效果分析

在“冷皮”形成和溫度下降的過(guò)程中,糧堆表面越來(lái)越多的“散點(diǎn)”開(kāi)始出現(xiàn)溫度下降,隨著谷冷時(shí)間的延長(zhǎng),“散點(diǎn)”溫度下降的幅度也逐漸增大。當(dāng)谷冷作業(yè)達(dá)96 h時(shí),糧堆表面糧食與冷氣進(jìn)行熱交換,使得本身溫度下降,在糧堆表面形成“冷皮”,見(jiàn)表5。

表5 谷冷作業(yè)96 h時(shí)糧堆截面各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化幅度 (單位:℃)

繼續(xù)作業(yè),橫向谷冷的降溫作用逐漸向下延伸,這種效應(yīng)在南二截面尤為顯著,表現(xiàn)為在谷冷作業(yè)達(dá)140 h時(shí),南二截面的“冷皮”已形成,見(jiàn)表6。

表6 谷冷作業(yè)140 h時(shí)糧堆截面各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化幅度 (單位:℃)

當(dāng)谷冷作業(yè)達(dá)164 h時(shí),可以發(fā)現(xiàn),寬中截面糧堆表面的溫度下降現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)下移,見(jiàn)表7。

表7 谷冷作業(yè)164 h時(shí)糧堆寬中截面各測(cè)溫點(diǎn)糧溫變化幅度 (單位:℃)

繼續(xù)延長(zhǎng)谷冷作業(yè)時(shí)間,“冷皮”的溫度有所下降,但是下降幅度比較緩慢。當(dāng)谷冷作業(yè)達(dá)203 h后,“冷皮”溫度總體不再發(fā)生變化。谷冷作業(yè)208 h時(shí),關(guān)閉谷冷機(jī),停止作業(yè)。

3.5 能耗分析

從7月8日至7月17日,作業(yè)期間谷冷機(jī)能耗如下表8所示,噸糧能耗為0.81 kW·h/(℃·t)。

表8 谷冷能耗情況表

4 結(jié)論與討論

稻谷倉(cāng)橫向通風(fēng)谷冷實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)結(jié)果表明,谷冷通風(fēng)技術(shù)可以有效降低橫向通風(fēng)平房倉(cāng)夏季高溫環(huán)境下的糧堆平均溫度,且降溫速度快、效率高,降溫效果明顯。