提高横向通风系统主风道开孔率对储藏小麦通风效果的影响*

梁彦伟 金邑峰

(嘉兴市粮食收储有限公司 314000)

储粮机械通风是以风机产生的压力为动力,驱使外界低湿、低温的空气穿过粮堆,促进粮堆与干冷空气进行湿热交换,以降低及均衡粮温,提升储粮稳定性的一种科学储粮技术。储粮机械通风的优点为:①营造低温储藏环境,改善储粮特性;②均衡粮温,防止结露;③预防高水分粮发热及降低粮食含水量;④环流熏蒸时有助排除粮堆异味;⑤保持储粮水分,改善粮食加工品质;⑥发热粮处理[1]。影响储粮机械通风效果的因素有:通风系统类型、储粮品种及质量状况、仓房密闭状况、仓房设施条件、风机选择[2]、气候条件及通风量[3]等。目前常见的通风系统主要有地上笼通风系统、墙上笼通风系统、地槽通风系统、移动式通风系统、箱式通风系统、径向通风系统及夹底通风系统等[4]。

近年来,随着我国仓储设施设备的创新升级,科技储粮机械化程度显著提高,高大平房仓地槽及地上笼等竖向通风系统逐渐被墙上笼横向通风系统取代,有助于提升仓储机械化、智能化水平。横向通风技术是指将主风道布置在檐墙两侧,支风道按照设计通风途径比要求,以开口向上的立式梳状固定在墙上,作业时在粮面覆膜,通过在一侧利用风机从另一侧环境吸风或环流吸风,在膜下粮堆形成负压并产生穿过整个粮堆的横向气流,从而完成冷却降温、均温均湿、气调杀虫、环流熏蒸等功能,主要技术特征为风道上墙、全程覆膜、负压通风、穿过粮堆的气流由竖变横[5]。很多学者对横向通风系统在小麦储藏中的应用做了相关研究。石天玉等研究发现,高大平房仓储藏小麦进行横向通风时,单位粮层阻力和系统总阻力都会随着单位通风量的升高而增加,开展降温通风作业时,单位通风量不宜超过7 m3/h·t;且横向通风系统的通风途径比小,通风时粮堆内静压及气流分布都比较均匀[6]。张来林通过对比研究不同粮种在横向通风系统中通风性能参数时发现,横向通风系统中,单位通风粮层阻力的大小为:小麦>玉米>稻谷>大豆,且小麦粮堆的单位通风粮层阻力远远高于其他粮种[7],原因可能是由于小麦籽粒小、容重大、表面相对光滑,使得粮堆内小麦颗粒之间间隙较小[8]。沈波在研究对比平房仓储藏小麦时横竖向通风系统降温能效时发现,竖向通风系统在通风失水率、单位通风量、降温幅度等方面不如横向通风系统[9]。高帅,钱立鹏等在模拟研究小麦机械通风阻力时发现:小麦进行下行竖向通风时单位粮层阻力最大,上行竖向通风次之,而横向通风时单位粮层阻力最小[10],且横向吸出式的单位粮层通风阻力大于横向压入式[11]。于素平在研究横向谷冷通风技术储藏小麦的应用时发现:和传统的谷冷通风系统相比,横向谷冷通风系统的通风路径增加3倍以上,热交换效率和冷风量利用率也显著提高,且降温速率及降温后粮堆的温度均匀性会更好[12]。我库在实仓储粮过程中发现,在相同的储藏轮换期内,小麦在配备有墙上笼横向通风系统的高大平房仓容易产生底层结块,而在配备有地上笼竖向通风系统的高大平房仓很少产生结块,不同通风系统对储粮安全影响不一样,墙上笼通风系统中主风道开孔率小于15%,支风道开孔率不小于30%,主风道开孔率低导致仓房底层通风效果不好,引起底层结露、发热、霉变,从而逐步发展为板结。

为对比研究横向通风系统主风道开孔率对小麦通风效果的影响,以小麦为研究对象,在自然环境、仓储条件基本相同的情况下进行通风作业,研究对比两种不同主风道开孔率的横向通风系统在相同单位通风量、相同降温范围内的通风降温效果、能耗通风后温度均匀性及回温速率。

1 材料与方法

1.1 仓房(见表1)

表1 供试仓房

1.2 储粮基本情况(见表2)

表2 供试粮食基本情况

1.3 风道

两个仓房均配备横向通风系统,其中0P40号仓为冷风南进北出的横向通风路径体系,而0P47号仓为冷风北进南出的横向通风路径体系。供试仓房风道基本参数见表3,供试仓房横向风网风道示意图见图1。

注:单位为mm图1 0P40和0P47仓房横向风网风道示意图

表3 仓房风道基本参数

1.4 风机(见表4)

表4 供试风机基本情况

1.5 粮情检测系统

仓房配备的温度检测系统均符合《粮情测控系统》(LS/T 1203-2002)要求,测温点排布为5排×5列×3层,共计75个;通风前后通过该系统测得各测温点温度,并计算出粮堆各部位粮温变化。

2 结果与分析

2.1 不同主风道开孔率通风前后粮堆温度变化对比研究

引起小麦仓底层结块的原因可能是底层杂质集聚、仓房地坪有裂缝、底层通风有死角等[2]。提高横向通风系统主风道开孔率,可有效提高粮堆底层通风效果,有利于减少底层通风死角,有助于减少小麦仓底层板结发生的概率。相同通风条件下,不同主风道开孔率通风前后粮堆温度变化见表5。

表5 不同主风道开孔率通风前后粮堆温度变化统计表

由表5可知,在相同的通风条件下,纵向对比,0P40号仓上层及中层粮温变化率小于0P47号仓,而两个仓房的下层粮温变化率基本相同,表明提高墙上笼主风道开孔率对降低粮堆底层粮温效果影响较小,但在一定程度上会减弱中上层粮堆降温效果。横向对比,0P40号仓南侧、中南侧及中间层粮温变化率显著大于0P47号仓,而0P47号仓中北侧及北侧粮温变化率显著大于0P40号仓,表明提高墙上笼主风道开孔率有助于提升对粮堆中部的降温效果;通风前后,0P47号仓的平均粮温变化率略高于0P40号仓,表明提高墙上笼主风道开孔率不利于横向通风系统整体通风效果。对比两种通风模式下温度梯度变化,可知通风后,0P40号和0P47号仓上下层温度梯度为0.175℃/m和0.350℃/m,而0P40号仓和0P47号仓南北侧温度梯度为0.210℃/m和0.180℃/m,表明提高墙上笼主风道开孔率有助于降低粮堆上下层温差,但提高墙上笼主风道开孔率可提升粮堆南北侧温差。对比通风前后试验仓和对照仓粮温均匀度变化,可知通风后两者的粮堆粮温均匀度都显著降低,原因可能由于粮食入仓时粮堆各部位温度比较均匀,通风时,两者的通风路径较长达20 m,加上小麦本身孔隙度较小,通风降温效率低,很难彻底通透,导致通风结束时粮堆各部位仍存在一定温差,从而导致通风后两者的粮温均匀度都显著降低;通风后,试验仓和对照仓粮温均匀度分别为48.48%和36.26%,但试验仓降低幅度小于对照仓。

2.2 通风结束后粮堆回温情况对比研究

由表6可知,通风结束一个月后,纵向对比,0P40号仓上层粮温回升率较0P47号仓小,下层粮温回升率较0P47号仓大,而两个仓房的中层粮温回升率相差不大,表明提高墙上笼主风道开孔率对提高粮堆底层通风通透性效果不显著。横向对比,0P40号仓南侧、中南侧及中间层粮温回升率显著大于0P47号仓,而0P47号仓中北侧及北侧粮温回升率显著大于0P40号仓;整体来看,0P47号仓的平均粮温回升率略高于0P40号仓,表明提高墙上笼主风道开孔率对粮堆整体通风通透性有一定作用,有助于维持粮堆温度。对比温度梯度变化,可知通风一个月后,0P40号仓上下层温度梯度及南北侧温度梯度变化率均高于0P47号仓。对比通风结束一个月后粮温均匀度变化,可知通风结束后,粮堆粮温均匀度会逐渐升高,且0P47号仓通风结束一个月后的粮温均匀度变化率高于0P40号仓,表明提高墙上笼主风道开孔率,虽然两仓粮温均匀度均有不同程度下降,但试验仓下降幅度小于对照仓。

表6 通风一个月后粮堆温度回升情况统计表

3 结论

3.1 在相同的通风条件下,纵向对比,提高墙上笼主风道开孔率对降低粮堆底层粮温效果影响较小,但在一定程度上会减弱中上层粮堆降温效果。横向对比,提高墙上笼主风道开孔率有助于提升对粮堆中部的降温效果;整体来看,提高墙上笼主风道开孔率不利于横向通风系统整体通风效果。

3.2 对比两种通风模式下温度梯度变化,可知通风后,提高墙上笼主风道开孔率有助于降低粮堆上下层温差,但提高墙上笼主风道开孔率可提升粮堆南北侧温差。对比两种通风模式下粮温均匀度变化,可知提高墙上笼主风道开孔率,虽然两仓粮温均匀度均有不同程度下降,但试验仓下降幅度小于对照仓。

3.3 通风结束一个月后,纵向对比,提高墙上笼主风道开孔率对提高粮堆底层通风通透性效果不显著。整体来看,提高墙上笼主风道开孔率对粮堆整体通风通透性有一定作用,有助于维持粮堆温度。对比温度梯度变化,可知通风一个月后,提高墙上笼主风道开孔率有助于提升通风过程中的通风通透性,可减缓粮堆粮温的回升速率。