提高橫向通風(fēng)系統(tǒng)主風(fēng)道開孔率對儲藏小麥通風(fēng)效果的影響*

梁彥偉 金邑峰

(嘉興市糧食收儲有限公司 314000)

儲糧機(jī)械通風(fēng)是以風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力為動力,驅(qū)使外界低濕、低溫的空氣穿過糧堆,促進(jìn)糧堆與干冷空氣進(jìn)行濕熱交換,以降低及均衡糧溫,提升儲糧穩(wěn)定性的一種科學(xué)儲糧技術(shù)。儲糧機(jī)械通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)為:①營造低溫儲藏環(huán)境,改善儲糧特性;②均衡糧溫,防止結(jié)露;③預(yù)防高水分糧發(fā)熱及降低糧食含水量;④環(huán)流熏蒸時有助排除糧堆異味;⑤保持儲糧水分,改善糧食加工品質(zhì);⑥發(fā)熱糧處理[1]。影響儲糧機(jī)械通風(fēng)效果的因素有:通風(fēng)系統(tǒng)類型、儲糧品種及質(zhì)量狀況、倉房密閉狀況、倉房設(shè)施條件、風(fēng)機(jī)選擇[2]、氣候條件及通風(fēng)量[3]等。目前常見的通風(fēng)系統(tǒng)主要有地上籠通風(fēng)系統(tǒng)、墻上籠通風(fēng)系統(tǒng)、地槽通風(fēng)系統(tǒng)、移動式通風(fēng)系統(tǒng)、箱式通風(fēng)系統(tǒng)、徑向通風(fēng)系統(tǒng)及夾底通風(fēng)系統(tǒng)等[4]。

近年來,隨著我國倉儲設(shè)施設(shè)備的創(chuàng)新升級,科技儲糧機(jī)械化程度顯著提高,高大平房倉地槽及地上籠等豎向通風(fēng)系統(tǒng)逐漸被墻上籠橫向通風(fēng)系統(tǒng)取代,有助于提升倉儲機(jī)械化、智能化水平。橫向通風(fēng)技術(shù)是指將主風(fēng)道布置在檐墻兩側(cè),支風(fēng)道按照設(shè)計(jì)通風(fēng)途徑比要求,以開口向上的立式梳狀固定在墻上,作業(yè)時在糧面覆膜,通過在一側(cè)利用風(fēng)機(jī)從另一側(cè)環(huán)境吸風(fēng)或環(huán)流吸風(fēng),在膜下糧堆形成負(fù)壓并產(chǎn)生穿過整個糧堆的橫向氣流,從而完成冷卻降溫、均溫均濕、氣調(diào)殺蟲、環(huán)流熏蒸等功能,主要技術(shù)特征為風(fēng)道上墻、全程覆膜、負(fù)壓通風(fēng)、穿過糧堆的氣流由豎變橫[5]。很多學(xué)者對橫向通風(fēng)系統(tǒng)在小麥儲藏中的應(yīng)用做了相關(guān)研究。石天玉等研究發(fā)現(xiàn),高大平房倉儲藏小麥進(jìn)行橫向通風(fēng)時,單位糧層阻力和系統(tǒng)總阻力都會隨著單位通風(fēng)量的升高而增加,開展降溫通風(fēng)作業(yè)時,單位通風(fēng)量不宜超過7 m3/h·t;且橫向通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)途徑比小,通風(fēng)時糧堆內(nèi)靜壓及氣流分布都比較均勻[6]。張來林通過對比研究不同糧種在橫向通風(fēng)系統(tǒng)中通風(fēng)性能參數(shù)時發(fā)現(xiàn),橫向通風(fēng)系統(tǒng)中,單位通風(fēng)糧層阻力的大小為:小麥>玉米>稻谷>大豆,且小麥糧堆的單位通風(fēng)糧層阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他糧種[7],原因可能是由于小麥籽粒小、容重大、表面相對光滑,使得糧堆內(nèi)小麥顆粒之間間隙較小[8]。沈波在研究對比平房倉儲藏小麥時橫豎向通風(fēng)系統(tǒng)降溫能效時發(fā)現(xiàn),豎向通風(fēng)系統(tǒng)在通風(fēng)失水率、單位通風(fēng)量、降溫幅度等方面不如橫向通風(fēng)系統(tǒng)[9]。高帥,錢立鵬等在模擬研究小麥機(jī)械通風(fēng)阻力時發(fā)現(xiàn):小麥進(jìn)行下行豎向通風(fēng)時單位糧層阻力最大,上行豎向通風(fēng)次之,而橫向通風(fēng)時單位糧層阻力最小[10],且橫向吸出式的單位糧層通風(fēng)阻力大于橫向壓入式[11]。于素平在研究橫向谷冷通風(fēng)技術(shù)儲藏小麥的應(yīng)用時發(fā)現(xiàn):和傳統(tǒng)的谷冷通風(fēng)系統(tǒng)相比,橫向谷冷通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)路徑增加3倍以上,熱交換效率和冷風(fēng)量利用率也顯著提高,且降溫速率及降溫后糧堆的溫度均勻性會更好[12]。我?guī)煸趯?shí)倉儲糧過程中發(fā)現(xiàn),在相同的儲藏輪換期內(nèi),小麥在配備有墻上籠橫向通風(fēng)系統(tǒng)的高大平房倉容易產(chǎn)生底層結(jié)塊,而在配備有地上籠豎向通風(fēng)系統(tǒng)的高大平房倉很少產(chǎn)生結(jié)塊,不同通風(fēng)系統(tǒng)對儲糧安全影響不一樣,墻上籠通風(fēng)系統(tǒng)中主風(fēng)道開孔率小于15%,支風(fēng)道開孔率不小于30%,主風(fēng)道開孔率低導(dǎo)致倉房底層通風(fēng)效果不好,引起底層結(jié)露、發(fā)熱、霉變,從而逐步發(fā)展為板結(jié)。

為對比研究橫向通風(fēng)系統(tǒng)主風(fēng)道開孔率對小麥通風(fēng)效果的影響,以小麥為研究對象,在自然環(huán)境、倉儲條件基本相同的情況下進(jìn)行通風(fēng)作業(yè),研究對比兩種不同主風(fēng)道開孔率的橫向通風(fēng)系統(tǒng)在相同單位通風(fēng)量、相同降溫范圍內(nèi)的通風(fēng)降溫效果、能耗通風(fēng)后溫度均勻性及回溫速率。

1 材料與方法

1.1 倉房(見表1)

表1 供試倉房

1.2 儲糧基本情況(見表2)

表2 供試糧食基本情況

1.3 風(fēng)道

兩個倉房均配備橫向通風(fēng)系統(tǒng),其中0P40號倉為冷風(fēng)南進(jìn)北出的橫向通風(fēng)路徑體系,而0P47號倉為冷風(fēng)北進(jìn)南出的橫向通風(fēng)路徑體系。供試倉房風(fēng)道基本參數(shù)見表3,供試倉房橫向風(fēng)網(wǎng)風(fēng)道示意圖見圖1。

注:單位為mm圖1 0P40和0P47倉房橫向風(fēng)網(wǎng)風(fēng)道示意圖

表3 倉房風(fēng)道基本參數(shù)

1.4 風(fēng)機(jī)(見表4)

表4 供試風(fēng)機(jī)基本情況

1.5 糧情檢測系統(tǒng)

倉房配備的溫度檢測系統(tǒng)均符合《糧情測控系統(tǒng)》(LS/T 1203-2002)要求,測溫點(diǎn)排布為5排×5列×3層,共計(jì)75個;通風(fēng)前后通過該系統(tǒng)測得各測溫點(diǎn)溫度,并計(jì)算出糧堆各部位糧溫變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同主風(fēng)道開孔率通風(fēng)前后糧堆溫度變化對比研究

引起小麥倉底層結(jié)塊的原因可能是底層雜質(zhì)集聚、倉房地坪有裂縫、底層通風(fēng)有死角等[2]。提高橫向通風(fēng)系統(tǒng)主風(fēng)道開孔率,可有效提高糧堆底層通風(fēng)效果,有利于減少底層通風(fēng)死角,有助于減少小麥倉底層板結(jié)發(fā)生的概率。相同通風(fēng)條件下,不同主風(fēng)道開孔率通風(fēng)前后糧堆溫度變化見表5。

表5 不同主風(fēng)道開孔率通風(fēng)前后糧堆溫度變化統(tǒng)計(jì)表

由表5可知,在相同的通風(fēng)條件下,縱向?qū)Ρ?0P40號倉上層及中層糧溫變化率小于0P47號倉,而兩個倉房的下層糧溫變化率基本相同,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對降低糧堆底層糧溫效果影響較小,但在一定程度上會減弱中上層糧堆降溫效果。橫向?qū)Ρ?0P40號倉南側(cè)、中南側(cè)及中間層糧溫變化率顯著大于0P47號倉,而0P47號倉中北側(cè)及北側(cè)糧溫變化率顯著大于0P40號倉,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率有助于提升對糧堆中部的降溫效果;通風(fēng)前后,0P47號倉的平均糧溫變化率略高于0P40號倉,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率不利于橫向通風(fēng)系統(tǒng)整體通風(fēng)效果。對比兩種通風(fēng)模式下溫度梯度變化,可知通風(fēng)后,0P40號和0P47號倉上下層溫度梯度為0.175℃/m和0.350℃/m,而0P40號倉和0P47號倉南北側(cè)溫度梯度為0.210℃/m和0.180℃/m,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率有助于降低糧堆上下層溫差,但提高墻上籠主風(fēng)道開孔率可提升糧堆南北側(cè)溫差。對比通風(fēng)前后試驗(yàn)倉和對照倉糧溫均勻度變化,可知通風(fēng)后兩者的糧堆糧溫均勻度都顯著降低,原因可能由于糧食入倉時糧堆各部位溫度比較均勻,通風(fēng)時,兩者的通風(fēng)路徑較長達(dá)20 m,加上小麥本身孔隙度較小,通風(fēng)降溫效率低,很難徹底通透,導(dǎo)致通風(fēng)結(jié)束時糧堆各部位仍存在一定溫差,從而導(dǎo)致通風(fēng)后兩者的糧溫均勻度都顯著降低;通風(fēng)后,試驗(yàn)倉和對照倉糧溫均勻度分別為48.48%和36.26%,但試驗(yàn)倉降低幅度小于對照倉。

2.2 通風(fēng)結(jié)束后糧堆回溫情況對比研究

由表6可知,通風(fēng)結(jié)束一個月后,縱向?qū)Ρ?0P40號倉上層糧溫回升率較0P47號倉小,下層糧溫回升率較0P47號倉大,而兩個倉房的中層糧溫回升率相差不大,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對提高糧堆底層通風(fēng)通透性效果不顯著。橫向?qū)Ρ?0P40號倉南側(cè)、中南側(cè)及中間層糧溫回升率顯著大于0P47號倉,而0P47號倉中北側(cè)及北側(cè)糧溫回升率顯著大于0P40號倉;整體來看,0P47號倉的平均糧溫回升率略高于0P40號倉,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對糧堆整體通風(fēng)通透性有一定作用,有助于維持糧堆溫度。對比溫度梯度變化,可知通風(fēng)一個月后,0P40號倉上下層溫度梯度及南北側(cè)溫度梯度變化率均高于0P47號倉。對比通風(fēng)結(jié)束一個月后糧溫均勻度變化,可知通風(fēng)結(jié)束后,糧堆糧溫均勻度會逐漸升高,且0P47號倉通風(fēng)結(jié)束一個月后的糧溫均勻度變化率高于0P40號倉,表明提高墻上籠主風(fēng)道開孔率,雖然兩倉糧溫均勻度均有不同程度下降,但試驗(yàn)倉下降幅度小于對照倉。

表6 通風(fēng)一個月后糧堆溫度回升情況統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

3.1 在相同的通風(fēng)條件下,縱向?qū)Ρ?提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對降低糧堆底層糧溫效果影響較小,但在一定程度上會減弱中上層糧堆降溫效果。橫向?qū)Ρ?提高墻上籠主風(fēng)道開孔率有助于提升對糧堆中部的降溫效果;整體來看,提高墻上籠主風(fēng)道開孔率不利于橫向通風(fēng)系統(tǒng)整體通風(fēng)效果。

3.2 對比兩種通風(fēng)模式下溫度梯度變化,可知通風(fēng)后,提高墻上籠主風(fēng)道開孔率有助于降低糧堆上下層溫差,但提高墻上籠主風(fēng)道開孔率可提升糧堆南北側(cè)溫差。對比兩種通風(fēng)模式下糧溫均勻度變化,可知提高墻上籠主風(fēng)道開孔率,雖然兩倉糧溫均勻度均有不同程度下降,但試驗(yàn)倉下降幅度小于對照倉。

3.3 通風(fēng)結(jié)束一個月后,縱向?qū)Ρ?提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對提高糧堆底層通風(fēng)通透性效果不顯著。整體來看,提高墻上籠主風(fēng)道開孔率對糧堆整體通風(fēng)通透性有一定作用,有助于維持糧堆溫度。對比溫度梯度變化,可知通風(fēng)一個月后,提高墻上籠主風(fēng)道開孔率有助于提升通風(fēng)過程中的通風(fēng)通透性,可減緩糧堆糧溫的回升速率。