平房倉稻谷儲藏溫度檢測試驗(yàn)探究

糧溫是糧食安全儲藏的重要指標(biāo)，糧食溫度過高會導(dǎo)致糧食發(fā)熱、結(jié)露、生霉、生蟲及品質(zhì)劣變等諸多儲糧問題。因此，需要研究糧溫升高的影響因素及糧溫變化規(guī)律，以控制糧溫升高。近年來，國內(nèi)外學(xué)者開展了小麥、玉米儲藏溫度、濕度等影響因素及變化規(guī)律的基礎(chǔ)研究。THORPE[1]利用CFD軟件，模擬建立了糧堆濕熱傳遞模型。HAMMAMIA等[2]開展了筒倉內(nèi)物料的傳熱數(shù)學(xué)模型研究。尹君等[3]通過實(shí)測糧溫?cái)?shù)據(jù)，研究淺圓倉小麥溫濕度場分布。白忠權(quán)[4]、潘鈺等[5]開展了小麥糧堆內(nèi)熱濕耦合及變化規(guī)律研究。王若蘭等[6]采用人工加熱方法研究了模擬倉內(nèi)小麥糧堆熱量傳遞及變化規(guī)律。王小萌等[7]研究了模擬倉內(nèi)小麥糧堆霉變和溫度場的時(shí)空耦合關(guān)系。粳稻谷是本地區(qū)主要儲藏糧食品種，科技人員一般采用隔熱密閉、空調(diào)控溫等方法控制夏季稻谷溫度升高，以確保稻谷安全儲藏。在糧倉密閉情況下，糧食溫度主要受環(huán)境溫度影響而變化。為掌握稻谷溫度的變化規(guī)律，本文在鐵嶺糧食集團(tuán)直屬儲備庫有限公司P7平房倉儲藏的稻谷糧堆中，開展了糧溫檢測實(shí)倉試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 倉房及儲糧情況

P7倉為平房倉，東西朝向，長54.1 m，寬17.2 m，裝糧高度5.1 m，倉頂為人字支架的大型屋面板結(jié)構(gòu)，倉頂內(nèi)側(cè)噴涂5 cm厚聚氨酯發(fā)泡隔熱。倉內(nèi)空間高度1.8～3.0 m，設(shè)有18個(gè)1.2 m×0.9 m塑鋼玻璃窗，夏季用8 cm厚的聚乙烯泡沫板密封所有窗戶。倉墻為磚混結(jié)構(gòu)。倉房內(nèi)安裝WPV4型糧情檢測系統(tǒng)。倉內(nèi)儲存2019年地產(chǎn)稻谷2 815.9 t，入倉水分14.5%，雜質(zhì)0.5%。

1.1.2 測試儀表

溫濕度記錄儀、數(shù)顯溫度計(jì)、測溫電纜等，測試儀表的性能參數(shù)見表1。

表1 主要測試用儀表性能參數(shù)表

1.2 方法

1.2.1 空氣溫濕度檢測

應(yīng)用1臺溫濕度記錄儀自動檢測記錄倉內(nèi)空間溫濕度，檢測間隔1 h，傳感器位于糧倉中部糧面上1 m高位置。應(yīng)用另1臺溫濕度記錄儀自動檢測記錄倉外大氣溫濕度，檢測間隔1 h。每月從記錄儀中讀取數(shù)據(jù)1次，并校核儀表。在儀表電池充電期間或數(shù)據(jù)讀取期間用溫濕度檢測儀檢測環(huán)境及倉內(nèi)空間溫濕度。

1.2.2 糧溫檢測

用數(shù)顯溫度計(jì)檢測糧倉中部糧堆上層0 m、0.2 m、0.4 m、0.6 m、0.8 m、1.0 m、1.2 m、1.4 m和1.6 m深糧食溫度，溫度計(jì)布置見圖1。用數(shù)顯溫度計(jì)檢測倉壁處糧面下1.0 m深，分別距離倉壁0.03 m、0.10 m、0.20 m、0.30 m、0.40 m、0.50 m、0.70 m、0.90 m、1.10 m、1.30 m和1.50 m處糧食溫度，溫度計(jì)布置見圖2。用測溫電纜檢測靠近墻壁處糧食溫度，共6根測溫電纜垂直布設(shè)在糧堆內(nèi)，測溫電纜依次距離墻壁0.05 m、0.20 m、0.40 m、0.60 m、0.80 m和1.00 m，每根測溫電纜布設(shè)在糧面下傳感器共14個(gè)，依次距離糧面0.1 m、0.4 m、0.7 m、1.0 m、1.3 m、1.6 m、1.9 m、2.2 m、2.5 m、2.8 m、3.1 m、3.4 m、3.7 m和4.0 m。每月5日、10日、15日、20日、25日和30日上午8:00—9:00檢測并記錄糧溫?cái)?shù)據(jù)。

圖1 糧倉中部溫度計(jì)布置圖

圖2 倉壁處溫度計(jì)布置圖

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境溫度、倉內(nèi)溫度變化情況

2.1.1 一年溫度變化

選擇每月中旬接近當(dāng)月平均氣溫的一天，實(shí)測環(huán)境溫度、倉內(nèi)（空間）平均溫度，繪制圖3。由圖3可知，一年之中，環(huán)境溫度呈先升后降的變化，1—7月環(huán)境溫度升高，8—12月環(huán)境溫度降低，其中1月、12月，環(huán)境溫度最低，低于-14.1 ℃；6—9月環(huán)境溫度最高，高于22.1 ℃。倉內(nèi)溫度呈先升后降的變化趨勢，1—7月倉內(nèi)溫度升高，8—12月倉內(nèi)溫度降低，其中1月、12月，倉內(nèi)溫度最低，低于-8.6 ℃；6月—9月倉內(nèi)溫度最高，高于22.3 ℃。倉內(nèi)溫度隨環(huán)境溫度同向變化，6—9月環(huán)境溫度高于倉內(nèi)溫度，平均溫度差不超過4.8 ℃；其他月份環(huán)境溫度低于倉內(nèi)溫度，日平均溫度差不超過5.5 ℃。

圖3 環(huán)境溫度、倉內(nèi)溫度變化圖

2.1.2 短期溫濕度變化

選擇開始與結(jié)束時(shí)環(huán)境溫濕度相當(dāng)?shù)娜掌?月3日，用環(huán)境溫濕度、倉內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)繪制曲線，見圖4。一天之中，夜間溫度低，濕度高，白天溫度高，濕度低。0:00—3:00環(huán)境溫度緩慢降低，環(huán)境濕度緩慢升高，3:00—5:00環(huán)境溫度降至最低值，環(huán)境濕度升至最高值；6:00—15:00點(diǎn)環(huán)境溫度快速升高，環(huán)境濕度快速降低，15:00—17:00環(huán)境溫度升至最高值，環(huán)境濕度降到最低值；18:00—0:00環(huán)境溫度快速降低，環(huán)境濕度快速升高。經(jīng)過計(jì)算比對，9:00和20:00的溫度和濕度接近一天的平均值。一天之中，倉內(nèi)溫濕度隨環(huán)境溫濕度略有變化，倉內(nèi)空間溫度最低23.0 ℃，最高24.9 ℃；濕度最低55.9%，最高62.0%。倉內(nèi)空間溫度的最高點(diǎn)比環(huán)境溫度最高點(diǎn)晚2 h左右；最低點(diǎn)比環(huán)境溫度最低點(diǎn)晚2 h左右。倉內(nèi)空間濕度受環(huán)境濕度影響不明顯。

圖4 7月3日環(huán)境及倉內(nèi)空間溫濕度圖

選擇陰雨天8月26日，用環(huán)境溫濕度、倉內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)繪制曲線，見圖5。由圖5可知，陰雨天環(huán)境濕度大且變化幅度較小，在75.1%～88.3%。環(huán)境溫度、倉內(nèi)溫濕度變化幅度較小。

圖5 8月26日環(huán)境及倉內(nèi)空間溫濕度圖

選擇連續(xù)晴天的7月21—25日和11月27—29日，用環(huán)境溫濕度、倉內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)繪制曲線，見圖6、圖7。由圖6可知，連續(xù)晴天的7月21—25日環(huán)境溫度、濕度呈現(xiàn)明顯的波動狀態(tài)，波動周期為24 h，溫度波動幅度13.8～21.0 ℃，濕度波動幅度25.3%～49.1%；倉內(nèi)空間溫濕度呈現(xiàn)不明顯的波動狀態(tài)，波動周期為24 h；其中，濕度呈現(xiàn)逐步降低的波動狀態(tài)，濕度從58.3%降到41.9%；溫度呈現(xiàn)逐步升高的波動狀態(tài)，溫度從22.8 ℃升到25.4 ℃。

圖6 7月21—25日環(huán)境及倉內(nèi)空間溫濕度圖

由圖7可知，11月27—29日環(huán)境溫度、濕度呈現(xiàn)波動狀態(tài)，溫度波動幅度4.0～5.1 ℃，濕度波動幅度20.6%～22.7%。倉內(nèi)空間溫濕度呈現(xiàn)不明顯的波動狀態(tài)，其中，溫度呈現(xiàn)逐步降低的波動狀態(tài)，溫度從-0.9 ℃降到-5.8 ℃?？傮w上環(huán)境溫濕度、倉內(nèi)溫濕度晴天的波動幅度比陰天的波動幅度高（不包括陰晴轉(zhuǎn)換天氣），夏天的波動幅度比冬天的波動幅度高（不包括明顯的降溫和升溫天氣）。

圖7 11月27—29日環(huán)境及倉內(nèi)空間溫濕度圖

以7月3日、8月26日的環(huán)境溫度與倉內(nèi)空間溫度差值及差值的平均值繪制曲線，見圖8。7月3日溫差在0.7～9.0 ℃，平均4.1 ℃；8月26日溫差在-0.6～4.6 ℃，平均2.1 ℃。溫差曲線形狀與環(huán)境溫度曲線形狀相似。

圖8 7月3日和8月26日環(huán)境及倉內(nèi)空間溫差圖

2.2 糧溫變化

2.2.1 數(shù)顯溫度計(jì)檢測糧溫變化

由圖9可知，環(huán)境溫度、倉內(nèi)溫度、0.0 m深糧溫曲線波動比較明顯，0.2 m深、0.4 m深糧溫略有波動，0.6 m深及更深糧溫曲線比較平滑，夏季0.8 m深糧溫處于20 ℃以下。各深度糧溫都有隨環(huán)境溫度及倉內(nèi)溫度變化的趨勢。圖10是靠墻1.0 m深糧溫曲線圖，由圖10可知，環(huán)境溫度、倉內(nèi)溫度、距離墻壁0 m、0.1 m糧溫曲線波動比較明顯，距離墻壁0.2 m糧溫略有波動，距離墻壁0.3 m更遠(yuǎn)糧溫曲線比較平滑。距離墻壁各距離糧溫都有隨環(huán)境溫度及倉內(nèi)溫度變化的趨勢。

圖9 糧堆上層糧溫曲線圖

圖10 靠墻1.0 m深糧溫曲線圖

2.2.2 測溫電纜檢測糧溫變化

圖11～16是測溫電纜距離墻壁0.05 m、0.20 m、0.40 m、0.60 m、0.80 m和1.00 m遠(yuǎn)不同深度糧溫曲線圖。由圖11～16可知，圖11～14中曲線比較密集靠近，說明距離墻壁0.6 m厚以內(nèi)的糧層受墻壁熱傳遞影響明顯，而受糧堆深度影響不明顯。圖15～16曲線比較疏散，說明距離墻壁0.8 m及以上厚糧層受墻壁熱傳遞影響不明顯，而受糧堆深度影響明顯。

圖11 距墻0.05 m遠(yuǎn)糧溫曲線圖

圖12 距墻0.20 m遠(yuǎn)糧溫曲線圖

圖14 距墻0.60 m遠(yuǎn)糧溫曲線圖

圖15 距墻0.80 m遠(yuǎn)糧溫曲線圖

圖17為距離墻壁1.0 m厚糧食平均糧溫曲線圖，8月14日平均糧溫最高為19.9 ℃，為糧食受墻壁傳熱影響最明顯的日期。用8月14日測溫?cái)?shù)據(jù)繪制靠墻糧溫曲線圖，見圖18，距離墻壁0.6 m后曲線明顯發(fā)散，距離墻壁0.8 m以上曲線發(fā)散不明顯。說明距離墻壁0.6m厚糧層受墻壁熱傳遞影響明顯，距離墻壁0.8 m及以上厚糧層受墻壁熱傳遞影響不明顯。

圖17 靠墻1.0 m厚糧食平均糧溫曲線圖

圖18 8月14日靠墻糧溫曲線圖

圖19是5月25日靠墻糧溫曲線圖，由圖19可知，距墻0.05 m糧溫較高，且從上到下溫差不大，最大溫差3.9 ℃。距墻0.2 m、0.4 m、0.6 m糧溫依次降低，溫差依次增大，最大溫差分別達(dá)到6.0 ℃、9.0 ℃、11.0 ℃，且從上到下中間溫度低，上下溫度高，1.3～2.2 m深糧溫較低。距墻0.8 m、1.0 m糧溫最低，溫差最大，最大溫差分別達(dá)到23.1 ℃、25.2 ℃，且從上到下溫度依次降低?？梢姎鉁卮蠓邥r(shí)，靠墻糧溫上下部位升溫速度快，中間部位升溫速度慢。

圖16 距墻1.00 m遠(yuǎn)糧溫曲線圖

圖19 5月25日靠墻糧溫曲線圖

圖20是10月30日靠墻糧溫曲線圖，由圖20可知，距墻0.05 m糧溫較低，且從上到下溫差不大，最大溫差3.0 ℃。距墻0.2 m、0.4 m、0.6 m、0.8 m、1.0 m糧溫依次升高，溫差依次增大，最大溫差分別達(dá)到5.8 ℃、7.7 ℃、7.9 ℃、9.4 ℃、10.2 ℃，且從上到下中間溫度高，上下溫度低，0.4～1.6 m深糧溫較高。可見氣溫大幅降低時(shí)，靠墻糧溫上下部位降溫速度快，中間部位降溫速度慢。

圖20 10月30日靠墻糧溫曲線圖

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）一年之中，環(huán)境（月平均）溫度和倉內(nèi)（空間月平均）溫度呈現(xiàn)先升后降變化，1—7月環(huán)境溫度和倉內(nèi)溫度升高，8—12月降低，其中1月、12月環(huán)境溫度最低，環(huán)境溫度低于-10 ℃，倉內(nèi)溫度低于-8.6 ℃。6—9月環(huán)境溫度和倉內(nèi)溫度最高，環(huán)境溫度高于22.1 ℃，倉內(nèi)溫度高于22.3 ℃。倉內(nèi)溫度隨環(huán)境溫度同向變化，6—9月環(huán)境溫度高于倉內(nèi)溫度，月平均溫度差不超過4.8 ℃；其他月份環(huán)境溫度低于倉內(nèi)溫度，月平均溫度差不超過5.5 ℃。

（2）一天之中，環(huán)境溫度、濕度呈現(xiàn)波動狀態(tài)，夜間溫度低，濕度高，白天溫度高，濕度低。3:00—5:00環(huán)境溫度降至最低值，環(huán)境濕度升至最高值；15:00—17:00環(huán)境溫度升至最高值，環(huán)境濕度降到最低值；9:00和20:00的溫度和濕度接近一天的平均溫度、濕度。

（3）連續(xù)晴天的環(huán)境溫濕度、倉內(nèi)空間溫濕度呈現(xiàn)明顯的波動狀態(tài)，波動周期為24 h。

（4）一天之中，倉內(nèi)溫濕度隨環(huán)境溫濕度略有變化。倉內(nèi)空間溫度的最高點(diǎn)比環(huán)境溫度最高點(diǎn)晚2 h左右；最低的比環(huán)境溫度最低的晚2 h左右。倉內(nèi)空間濕度受環(huán)境濕度影響不明顯。夏季環(huán)境溫度與倉內(nèi)空間溫度差值曲線形狀與環(huán)境溫度曲線形狀相似。

（5）糧堆上層0.0 m深糧溫曲線波動比較明顯，0.2 m深、0.4 m深糧溫略有波動，0.6 m深及更深糧溫曲線比較平滑。各深度糧溫都有隨環(huán)境溫度及倉內(nèi)溫度變化的趨勢。距離墻壁0 m、0.1 m糧溫曲線波動比較明顯，距離墻壁0.2 m糧溫略有波動，距離墻壁0.3 m更遠(yuǎn)糧溫曲線比較平滑。距離墻壁各距離糧溫都有隨環(huán)境溫度及倉內(nèi)溫度變化的趨勢。距離墻壁0.6 m厚糧層受墻壁熱傳遞影響明顯，而受糧堆深度影響不明顯，可認(rèn)為該厚度糧堆的“熱皮”厚度。距離墻壁0.8 m及以上厚糧層受墻壁熱傳遞影響不明顯，而受糧堆深度影響明顯，可認(rèn)為糧堆的“冷心”。

（6）氣溫大幅升高時(shí)，靠墻糧溫上下部位升溫速度快，中間部位升溫速度慢。氣溫大幅降低時(shí)，靠墻糧溫上下部位降溫速度快，中間部位降溫速度慢。

3.2 建議

①為了不同日期的溫度數(shù)據(jù)形成有效對照，建議環(huán)境溫度檢測時(shí)間為每日9:00，補(bǔ)充檢測時(shí)間20:00。②由于夏季糧堆明顯的“熱皮”厚度0.6 m以內(nèi)，明顯的“冷心”距離糧堆四周0.8 m以上，為了獲得比較全面的糧溫變化數(shù)據(jù)，建議新設(shè)計(jì)的小型實(shí)驗(yàn)倉倉內(nèi)糧堆尺寸在2.4 m×2.4 m×2.4 m以上。