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        空調(diào)控溫儲(chǔ)糧應(yīng)用試驗(yàn)*

        2022-05-10 10:57:30呂佳鑫張中山郭晨曦
        糧食加工 2022年2期
        關(guān)鍵詞:糧溫糧堆出風(fēng)口

        白 巖,呂佳鑫,李 鶴*,張中山,郭晨曦,田 淇

        (1.沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院,沈陽(yáng) 110034;2.錦州中孚倉(cāng)儲(chǔ)有限公司,遼寧 錦州 121000)

        就我國(guó)儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)域劃分來(lái)看,遼寧地區(qū)處于低溫高濕與中溫干燥儲(chǔ)糧區(qū)交界地帶,冬季氣候寒冷干燥,春秋兩季溫升、溫降迅速,夏季多雨、高溫高濕。遼寧地區(qū)冬長(zhǎng)于夏的氣候特點(diǎn)有利于低溫儲(chǔ)糧,但春季氣溫回升快、夏季高溫的特點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)糧安全十分不利。當(dāng)?shù)叵募酒骄鶜鉁卦?1~25℃之間,大部分地區(qū)7月氣溫最高,平均氣溫達(dá)22~25℃,8月次之。有時(shí)還存在夏季超過35℃甚至達(dá)到40℃的極端高溫天氣,且夏季雨水集中,6~8月降雨量占全年降雨量的60%~75%。因此在夏季來(lái)臨時(shí)應(yīng)密切關(guān)注過夏糧情變化。

        本文記錄分析了平房倉(cāng)入夏儲(chǔ)糧空調(diào)控溫試驗(yàn)情況,試驗(yàn)采用較高空調(diào)工作溫度,意在減少能量消耗,降低結(jié)露風(fēng)險(xiǎn),保證儲(chǔ)糧安全度夏。

        1 材料和方法

        1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房及糧情

        選用11#倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng),18#倉(cāng)為對(duì)照倉(cāng),兩倉(cāng)均為磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)。試驗(yàn)倉(cāng)糧堆尺寸為:長(zhǎng)63.63m,寬14.47 m,高4.7 m;對(duì)照倉(cāng)糧堆尺寸為:長(zhǎng)52.1m,寬19.6 m,高2 m。各倉(cāng)儲(chǔ)糧基本情況見表1。

        表1 儲(chǔ)糧基本情況

        1.2 主要儀器設(shè)備

        試驗(yàn)倉(cāng)房在糧面以上掛墻安裝2臺(tái)空調(diào),空調(diào)機(jī)型號(hào):KFR-140T2W/SY-C(E4)。

        糧情測(cè)控系統(tǒng)采用遼寧寬甸千益糧食測(cè)溫儀器廠產(chǎn)品,人工敷設(shè)測(cè)溫電纜。試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)分上、中、下三層,每層均布15根測(cè)溫電纜,每根電纜有4個(gè)測(cè)溫點(diǎn),共計(jì)180個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)分上、下二層,每層均布12根測(cè)溫電纜,每根電纜有6個(gè)測(cè)溫點(diǎn),共計(jì)144個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。上層測(cè)溫點(diǎn)布置在糧面下0.3~0.5 m處,下層測(cè)溫點(diǎn)布置在距糧倉(cāng)底部0.3~0.5 m處,且兩側(cè)電纜離倉(cāng)墻內(nèi)側(cè)0.3~0.5 m。

        試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)及測(cè)溫點(diǎn)布置見圖1所示,對(duì)照倉(cāng)測(cè)溫點(diǎn)布置見圖2所示。

        圖1 試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)及測(cè)溫點(diǎn)布置圖

        圖2 對(duì)照倉(cāng)測(cè)溫點(diǎn)布置圖

        1.3 試驗(yàn)方法

        玉米收購(gòu)后經(jīng)烘干、過篩除雜等工序入倉(cāng)存放,利用冬季進(jìn)行通風(fēng)降溫,并在春季封閉倉(cāng)窗、倉(cāng)門以保持低溫狀態(tài)[1-2]。當(dāng)6月初外界氣溫開始迅速升高影響到倉(cāng)溫時(shí),試驗(yàn)倉(cāng)開啟空調(diào)進(jìn)行控溫操作。空調(diào)控溫期間,設(shè)定空調(diào)在倉(cāng)溫25℃時(shí)開始運(yùn)行、倉(cāng)溫22℃時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)控溫試驗(yàn)至9月初外界持續(xù)高溫已過、氣溫逐漸回落時(shí)結(jié)束。對(duì)照倉(cāng)選擇在夜間22:00點(diǎn)~早6:00點(diǎn)倉(cāng)外溫度較低時(shí),利用軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)排除倉(cāng)內(nèi)糧堆空間上積熱[3]。溫度監(jiān)測(cè)記錄設(shè)定在早上7~9點(diǎn)之間完成,同時(shí)注意檢查觀測(cè)確認(rèn)溫度異常點(diǎn),及時(shí)更換溫度傳感器[2]。并注意觀察糧情,做好糧面防結(jié)露措施。

        2 結(jié)果與分析

        6月7日,試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)空調(diào)預(yù)設(shè)啟閉溫度點(diǎn)后,隨倉(cāng)溫升高,空調(diào)開始運(yùn)行。至9月6日外溫開始穩(wěn)定下降后關(guān)閉空調(diào),完成空調(diào)控溫操作。試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)控溫過程中,外溫、倉(cāng)溫及糧溫情況見表2,對(duì)照倉(cāng)外溫、倉(cāng)溫及糧溫情況見表3。

        2.1 倉(cāng)溫溫升情況對(duì)比分析

        由表2、表3可見,在空調(diào)控溫時(shí)段內(nèi),倉(cāng)外溫度最大變幅為8℃,倉(cāng)溫最大變幅為3.3℃;相較試驗(yàn)倉(cāng)的情況,對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫最大變幅為5.5℃,高于試驗(yàn)倉(cāng)2.2℃,且倉(cāng)溫的最高值較試驗(yàn)倉(cāng)高出2.7℃。試驗(yàn)倉(cāng)平均倉(cāng)溫為24.2℃,對(duì)照倉(cāng)平均倉(cāng)溫為26.3℃。結(jié)果顯示,試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)溫受空調(diào)控溫作用影響,溫升幅度低于對(duì)照倉(cāng),糧堆最高溫度也得到有效控制。

        2.2 糧堆溫升情況對(duì)比分析

        由表2、表3可見,試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)啟動(dòng)前倉(cāng)內(nèi)溫度22.1℃,糧堆平均溫度為6.1℃,糧堆上層均溫為17.3℃。此時(shí)對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)溫度22.4℃,糧堆平均溫度為15.3℃,糧堆上層均溫為21.1℃。此時(shí)兩倉(cāng)的溫度差異與糧倉(cāng)結(jié)構(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)量及冬季糧堆通風(fēng)降溫幅度等因素有關(guān)。

        空調(diào)控溫期間,試驗(yàn)倉(cāng)糧堆平均溫度為10.5℃,糧堆平均溫度最大升幅為6.9℃,糧堆上層平均溫度升幅為6.7℃;對(duì)照倉(cāng)糧堆平均溫度為17.8℃,糧堆平均溫度最大升幅為5.6℃,上層平均糧溫升幅為6.1℃。倉(cāng)內(nèi)糧溫變化情況表明糧堆溫升現(xiàn)象符合夏季糧堆溫度梯度規(guī)律[4]。倉(cāng)內(nèi)各層糧食溫度受倉(cāng)外溫度影響均在上升,而糧堆表層溫升明顯。全倉(cāng)糧溫最高點(diǎn)均出現(xiàn)在糧堆表層,最低點(diǎn)在糧堆底層。試驗(yàn)倉(cāng)基礎(chǔ)糧溫低,其糧溫升幅大于對(duì)照倉(cāng),但試驗(yàn)倉(cāng)表層糧堆均溫為22.0℃,低于對(duì)照倉(cāng)表層糧堆均溫(25.2℃)。試驗(yàn)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫、糧堆表層溫度隨外溫變化趨勢(shì)對(duì)比見圖3所示。

        圖3 外溫、倉(cāng)溫、糧堆表層溫度變化趨勢(shì)比較

        2.3 糧堆表層溫度不均衡現(xiàn)象解析

        空調(diào)控溫階段,試驗(yàn)倉(cāng)糧堆表層最高與最低溫度差值范圍為4.8~10.8℃,對(duì)照倉(cāng)糧堆表層最高與最低溫度差值范圍為1.0~5.4℃。如圖4所示,試驗(yàn)倉(cāng)糧堆表層溫度差異較大。

        圖4 糧堆表層最高溫度、最低溫度變化趨勢(shì)比較

        試驗(yàn)倉(cāng)糧堆表層溫度數(shù)據(jù)差異巨大有幾個(gè)影響因素:①糧倉(cāng)隔熱性能一般是試驗(yàn)倉(cāng)糧堆表層溫差大的主要原因。受外溫影響,糧堆表層溫度最高點(diǎn)由控溫初期的東南區(qū)域轉(zhuǎn)到控溫后期的西南區(qū)域,低溫點(diǎn)則出現(xiàn)在糧倉(cāng)北側(cè)和東北側(cè)區(qū)域??販亻_始時(shí),糧堆表層最高溫度(即是糧堆最高溫度)與糧堆表層

        最低溫度差值達(dá)8.2℃(見表2),表層糧溫不均衡現(xiàn)象明顯;②控溫空調(diào)布置位置也是糧堆表層各點(diǎn)溫度差異較大的原因之一。試驗(yàn)倉(cāng)空調(diào)沿倉(cāng)北墻長(zhǎng)度上均勻布置,在兩臺(tái)空調(diào)之間冷氣流相向傳播一段距離后發(fā)生匯合[5],冷氣流下沉使這一區(qū)域糧堆表層降溫速度快,造成溫度分布不均[6]。各點(diǎn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示,表層糧溫最低點(diǎn)出現(xiàn)在兩臺(tái)空調(diào)冷氣流傳播的交匯區(qū),而與空調(diào)出風(fēng)口距離相同的東、西墻附近區(qū)域,因墻體周邊熱空氣較多,降溫效果較弱。在空調(diào)控溫中期,冷熱空氣趨于均衡,這種差異逐漸減小(見圖4);③糧堆表層降溫均衡性還受到空調(diào)出風(fēng)口面積、高度、送風(fēng)量及冷氣循環(huán)情況影響[7-8]。試驗(yàn)倉(cāng)所用柜式空調(diào)懸掛在糧面以上位置,出風(fēng)口位置偏上、面積較小,就全倉(cāng)范圍來(lái)說(shuō),送風(fēng)路徑差異大,冷氣流循環(huán)不暢,從而形成糧堆表層降溫的不均衡現(xiàn)象。

        表2 試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)溫、外溫及糧溫情況 ℃

        表3 對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫、外溫及糧溫情況 ℃

        2.4 糧堆表層結(jié)露情況分析

        一方面,空調(diào)控溫時(shí)間段內(nèi),試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)濕度范圍在58.2%~69.9%之間,對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)濕范圍為55.6%~73.5%,而同時(shí)期外濕為53.2%~75.4%。可見,倉(cāng)濕環(huán)境與糧濕接近平衡,可使14%左右的糧食水分維持在穩(wěn)定狀態(tài),且不會(huì)因濕度大而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

        另一方面,試驗(yàn)倉(cāng)表層溫度不均衡現(xiàn)象明顯,存在因溫差較大而引起糧堆表層結(jié)露的條件。由表2、表3可以看出,空調(diào)控溫初期,倉(cāng)溫與糧堆表層最低溫度差值較大,分別為8.7℃、10.8℃、7.6℃、6.4℃、6℃。一般水分14%的糧堆表層出現(xiàn)結(jié)露的露點(diǎn)溫差通常為6~7℃,所以,這一階段糧堆表層最低溫度點(diǎn)附近局部糧面有可能出現(xiàn)由空間“熱”氣流帶來(lái)的結(jié)露現(xiàn)象,應(yīng)加強(qiáng)管理[9]。隨著空調(diào)控溫的持續(xù)進(jìn)行,糧堆表層最低溫度點(diǎn)與倉(cāng)溫之間溫差范圍降到5.4~3.1℃,不足以繼續(xù)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。對(duì)照倉(cāng)糧堆表層最低溫度點(diǎn)與倉(cāng)溫之差在0.5~5.1℃,溫差較小,不會(huì)出現(xiàn)糧面結(jié)露現(xiàn)象。

        再者,還應(yīng)密切注意空調(diào)出風(fēng)口位置,是否有結(jié)露水滴出而影響儲(chǔ)糧安全[5,9]??照{(diào)送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫差較大的情況下,冷氣流下沉迅速,沒有與倉(cāng)內(nèi)空氣充分混合,可導(dǎo)致結(jié)露水滴出現(xiàn)[5]。所以,應(yīng)適當(dāng)提高空調(diào)出風(fēng)口溫度,以避免這種情況發(fā)生,還應(yīng)調(diào)整出風(fēng)口葉片角度,防止結(jié)露水外流[10]。

        3 結(jié)論

        3.1 空調(diào)控溫技術(shù)是儲(chǔ)糧安全度夏的有效措施

        對(duì)儲(chǔ)糧合理實(shí)施空調(diào)控溫操作,可有效減少夏季高溫高濕地區(qū)儲(chǔ)糧受外溫的影響,從而達(dá)到安全儲(chǔ)糧要求:糧堆最高溫度≤25℃,糧堆平均溫度≤15℃。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)倉(cāng)房的維護(hù),保證隔熱效果。還需注意儲(chǔ)糧冬季通風(fēng)不宜降溫過度,以減少通風(fēng)能耗過高和避免次年夏季糧堆表層出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

        3.2 空調(diào)控溫溫度范圍設(shè)置合理

        按設(shè)定的空調(diào)控溫工作范圍完成控溫操作,儲(chǔ)糧綜合能耗在0.28 kW·h/t。如降低控溫開機(jī)溫度,空調(diào)工作時(shí)間會(huì)加長(zhǎng),能耗增加,還會(huì)因空調(diào)出風(fēng)口溫度低,在出風(fēng)口處發(fā)生結(jié)露水滴落糧面的現(xiàn)象。空調(diào)開啟溫度限定為倉(cāng)溫25℃比較合理。

        3.3 建議

        (1)可增設(shè)空氣循環(huán)風(fēng)扇以輔助冷氣流循環(huán),解決氣流死角的問題,均衡降溫[11]。

        (2)調(diào)整空調(diào)設(shè)置參數(shù)及布置位置,以提高冷氣利用效率[7-8]。

        (3)改變空調(diào)出風(fēng)口形狀,如選用圓柱柜式空調(diào)替代上部送風(fēng)模式的傳統(tǒng)立柜式空調(diào),送風(fēng)面積大,氣流上下分布較好[12],可考慮改變空調(diào)送風(fēng)方式[13]。

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