摘 要 机械通风是山东省粮食保管最有效的手段，在实际工作中得到了广泛的运用。温湿水一体化检测系统具有不间断的检测通风前后粮堆各项参数的功能，细化分析通风过程中以及通风前后粮堆的各项参数变化，可以更好、更完善、更全面的应用该项技术。在实现安全储粮的同时，节约能源，降低水分损失，提升科技储粮水平。
关键词 降温通风 温度水分变化 均匀度变化 通风效果
机械通风是粮食储藏的最主要的技术手段之一，也是我国粮食储藏“四合一”技术体系的核心部分。在我库安装了温湿水一体化检测系统后，进行机械通风作业时，可以实时通过该系统得到粮堆在通风过程中的各项参数变化。原有的测温系统可以检测通风期间的粮堆温度化，而粮堆内部水分则需要通过取样检测才能得到。温湿水一体化检测系统可以不间断的检测粮堆内部和周围环境的温度、湿度和水分、露点的变化情况。本文旨在通过第四储粮生态区粮食冬季降温通风各项实时数据的分析，探讨其中的变化规律和原理，为本储粮生态区通风时机的选择和通风操作的控制提供更为科学和及时的技术指导。
1 试验材料与方法
1.1 试验仓房、检测系统基本情况
选取我库24号仓作为试验仓房，东西走向；粮堆尺寸：31.5m*20.6m*4.9m；粮食种类：小麦；数量：2551.273吨。仓内铺设地上笼，一机两道，共6条风道。
智能无线温湿度和平衡水份检测系统：该系统的探头可以检测温度、湿度两个参数。在仓内布设13个点（如图1）。粮堆表面等分为4个区域，采用4角1中心的布点方法，即布置成5行5列共13个测点，两侧测点离墙1米，中间两个测点对称。每个测点分四层（上层、上中层、中下层、下层），上下探头距离上下粮面0.3米，其他两个探头等分。该系统每20秒实现一个布点的四层参数的检测。所测的的13个布点52个点的参数以及仓温、仓湿、气温、气湿等数据经多通道温湿度采集器上传至服务器，通过网站，即可获得温度、湿度、平衡水分、露点四个数据。
关键词 降温通风 温度水分变化 均匀度变化 通风效果
机械通风是粮食储藏的最主要的技术手段之一，也是我国粮食储藏“四合一”技术体系的核心部分。在我库安装了温湿水一体化检测系统后，进行机械通风作业时，可以实时通过该系统得到粮堆在通风过程中的各项参数变化。原有的测温系统可以检测通风期间的粮堆温度化，而粮堆内部水分则需要通过取样检测才能得到。温湿水一体化检测系统可以不间断的检测粮堆内部和周围环境的温度、湿度和水分、露点的变化情况。本文旨在通过第四储粮生态区粮食冬季降温通风各项实时数据的分析，探讨其中的变化规律和原理，为本储粮生态区通风时机的选择和通风操作的控制提供更为科学和及时的技术指导。
1 试验材料与方法
1.1 试验仓房、检测系统基本情况
选取我库24号仓作为试验仓房，东西走向；粮堆尺寸：31.5m*20.6m*4.9m；粮食种类：小麦；数量：2551.273吨。仓内铺设地上笼，一机两道，共6条风道。
智能无线温湿度和平衡水份检测系统：该系统的探头可以检测温度、湿度两个参数。在仓内布设13个点（如图1）。粮堆表面等分为4个区域，采用4角1中心的布点方法，即布置成5行5列共13个测点，两侧测点离墙1米，中间两个测点对称。每个测点分四层（上层、上中层、中下层、下层），上下探头距离上下粮面0.3米，其他两个探头等分。该系统每20秒实现一个布点的四层参数的检测。所测的的13个布点52个点的参数以及仓温、仓湿、气温、气湿等数据经多通道温湿度采集器上传至服务器，通过网站，即可获得温度、湿度、平衡水分、露点四个数据。
1.2 试验器材
离心风机：Y132M—4，全压1116Pa，流量16576 m3/h，7.5KW，三台。
智能风速仪：TES—1340，热线式。
手持压力计：BOKM—01。
毕托管：TP4/8。
50倍锥形集风筒：自制，底部直径49.5cm，端口直径7cm，面积比50倍。
测试管：连接通风口和风机，直径50cm，长4m，离风机出风口2.5m处截面水平和垂直方向各开一个直径12mm的孔，用于测量静压和全压、风速等参数。
1.3 试验方法
通风方式：压入式。
通风目的：将外界冷空气通入粮堆，消除温差，防止结露，确保粮食安全。控温目标10℃左右。
通风期间，在每台风机测试管的测试截面按照分环法测量水平和垂直两个方向共16个测点的的静压、全压、风速。通风时，每小时导出粮堆的温度、湿度、水分、露点等数据。通风结束后，根据分析需要，导出停机后24h、48h等不同时间点的数据。
2 结果与分析
2.1 通风各项参数。
离心风机：Y132M—4，全压1116Pa，流量16576 m3/h，7.5KW，三台。
智能风速仪：TES—1340，热线式。
手持压力计：BOKM—01。
毕托管：TP4/8。
50倍锥形集风筒：自制，底部直径49.5cm，端口直径7cm，面积比50倍。
测试管：连接通风口和风机，直径50cm，长4m，离风机出风口2.5m处截面水平和垂直方向各开一个直径12mm的孔，用于测量静压和全压、风速等参数。
1.3 试验方法
通风方式：压入式。
通风目的：将外界冷空气通入粮堆，消除温差，防止结露，确保粮食安全。控温目标10℃左右。
通风期间，在每台风机测试管的测试截面按照分环法测量水平和垂直两个方向共16个测点的的静压、全压、风速。通风时，每小时导出粮堆的温度、湿度、水分、露点等数据。通风结束后，根据分析需要，导出停机后24h、48h等不同时间点的数据。
2 结果与分析
2.1 通风各项参数。
通过表1计算，降温通风单位能耗为0.015 kw·h/（t·℃），说明选择合适的通风时机，设定合理的通风目标，能够取得较低的通风单位能耗。通风失水率为1.05%（按照通风结束24h回升水分计算，通风失水率0.79%），表明大功率的离心风机进行降温通风时，降温速度较快但是粮食的水分损失较大。
2.2 通风期间粮堆各层温度、平衡水分变化分析
2.2 通风期间粮堆各层温度、平衡水分变化分析
从图2可以看出，通风期间，上层粮温先上升，后缓慢下降；上中层粮温逐步下降；中下层粮温在下降过程中存在着开始下降缓慢后来下降比较快的变化；下层粮温与中下层恰恰相反，在下降过程中开始下降比较快速后来下降比较缓慢。
粮堆温度在这种通风条件下以平均0.42℃/h的幅度均匀下降，降温速率（通风时每吨粮食每小时粮温的降低幅度）0.00016℃/t·h。有研究表明，通风能耗和降温速率的平方成正比的关系，如果降温速率太快会导致能耗的成倍增加以及通风后粮温的回弹等问题。
通风结束24小时后，外界气温和仓温均比通风结束时低，但是粮温由11.1℃回弹至11.3℃。这种现象的出现是因为在机械通风的过程中，粮粒内部温度和水分的扩散速度与粮堆温度和水分的扩散速度存在差异。短时快速通风时，粮堆温度降低较快，很快达到与进入的冷空气相同，而粮粒内部温度仍然比较高。停止通风时，由于温差的存在，粮粒内部的热量会向表皮转移，经过一段时间后，粮粒内外温度一致时，粮温会趋于稳定，此时检查粮温会比通风结束时检测到的粮温高。
粮堆温度在这种通风条件下以平均0.42℃/h的幅度均匀下降，降温速率（通风时每吨粮食每小时粮温的降低幅度）0.00016℃/t·h。有研究表明，通风能耗和降温速率的平方成正比的关系，如果降温速率太快会导致能耗的成倍增加以及通风后粮温的回弹等问题。
通风结束24小时后，外界气温和仓温均比通风结束时低，但是粮温由11.1℃回弹至11.3℃。这种现象的出现是因为在机械通风的过程中，粮粒内部温度和水分的扩散速度与粮堆温度和水分的扩散速度存在差异。短时快速通风时，粮堆温度降低较快，很快达到与进入的冷空气相同，而粮粒内部温度仍然比较高。停止通风时，由于温差的存在，粮粒内部的热量会向表皮转移，经过一段时间后，粮粒内外温度一致时，粮温会趋于稳定，此时检查粮温会比通风结束时检测到的粮温高。
从图3可以看出，通风期间，上层平衡水分缓慢下降；上中层平衡水分与上层平衡水分一样逐步下降；中下层平衡水分在下降过程中开始下降迅速，接着略有升高，然后快速下降至一定水分后保持不变；下层平衡水分开始下降迅速，一段时间后略有升高，然后保持一定的平衡水分不变。与中下层的变化相比，下层平衡水分在通风5小时后略有回升然后持续下降，而中下层水分在通风3小时后略有回升后持续下降。
通风失水速率（通风过程中，单位质量粮食每小时所损失的水分）在这种通风条件下为0.045%/h。通风单位水耗（单位质量粮食温度降低1℃所损失的水分）为0.11%/℃。
2.3 各项均匀度分析
2.3.1 表观风速均匀度
粮仓通风的均匀性通过粮面检测点的表观风速均匀度表示。检测点按照均匀网格状布置，测点距墙约0.5米，点之间距离1.5-2米。试验仓粮面共布置294个检测点。风机启动20-30min稳定后，利用50倍锥形集风筒和风速仪测量粮堆表面表观风速。
表4 表观风速测量数据（m/s）
通风失水速率（通风过程中，单位质量粮食每小时所损失的水分）在这种通风条件下为0.045%/h。通风单位水耗（单位质量粮食温度降低1℃所损失的水分）为0.11%/℃。
2.3 各项均匀度分析
2.3.1 表观风速均匀度
粮仓通风的均匀性通过粮面检测点的表观风速均匀度表示。检测点按照均匀网格状布置，测点距墙约0.5米，点之间距离1.5-2米。试验仓粮面共布置294个检测点。风机启动20-30min稳定后，利用50倍锥形集风筒和风速仪测量粮堆表面表观风速。
表4 表观风速测量数据（m/s）
表观风速平均值1.46，标准偏差0.2219，均匀度为84.8%。说明此次通风的均匀性较好。表观风速的均匀度是衡量整个风网设计合理与否的重要指标。本试验中，通过表观风速计算出来的总风量68212 m3/h大于三台风机的风量之和，经分析，主要原因在于风速仪的人为测量误差。
2.3.2 粮温均匀度变化分析
2.3.2 粮温均匀度变化分析
从图4可以看出，粮堆没有通风前原来状态下的粮温均匀度较高，达到88%，随着通风过程的进行，外部冷空气进入粮堆，打乱了各层粮温原来的均匀的状态，均匀性不断下降，通风操作结束时下降到最低30%。停止通风后粮温均匀性即开始缓慢回升，通风结束后24h均匀性为32%。在外界气温、仓温的共同作用下以及粮堆内部热量传递过程中下，粮温均匀性逐渐增加，20天时粮温均匀性60.7%，30天时63.8%，60天时76.3%。
2.3.3 平衡水分均匀度变化分析
2.3.3 平衡水分均匀度变化分析
从图5可以看出，平衡水分均匀度整体变化不大，与粮温均匀性的变化不同之处在于：粮温均匀性在通风期间呈下降趋势，而平衡水分均匀性在通风10h时达到最低，随后缓慢上升。
2.4 单位通风量分析
2.4 单位通风量分析
总风量37961 m3/h，单位通风量为14.88 m3/h·t，符合房式仓降温通风q＜20 m3/h·t的要求。三台风机的风量均与风机额定风量有一定差距，表明没有达到风机的最佳工作状态。
2.5 粮堆全年粮温分析
从表8可以看出，冬季通风后，由于第四储粮生态区的气候条件，加上粮食热的不良导体的特性，粮堆粮温上升缓慢，保持低温（＜15℃）的时间近半年之久。在气温急剧上升的6月份，粮温上升较快。
3 结论和探讨
3.1 在山东省低温季节进行降温通风作业时，粮堆各层粮温、平衡水分、均匀度等各项参数都有一定的变化。了解和分析其中的规律，可以更好的指导本地区的通风作业。
3.2 第四储粮生态区在低温季节应充分利用自然低温对储粮进行降温通风，从减少能耗和减少粮食水分损失的角度考虑，降温通风的目标温度不宜太低，建议5℃—10℃，可以实现较低的单位能耗和尽量减少水分减量。
3.3 根据第四储粮生态区冬季寒冷干燥的时间长的气候特点，适合通风的时机很多。适时通风，可以取得良好的效果。通风结束后，利用粮堆保温性好的特点实施密闭等措施可以保持较长时间的低温状态。
3.4 本试验利用温湿水一体化检测系统对小麦冬季降温通风的各项参数进行了分析和探讨，对于玉米等品种在通风的参数方面的研究有待进一步开展。
3 结论和探讨
3.1 在山东省低温季节进行降温通风作业时，粮堆各层粮温、平衡水分、均匀度等各项参数都有一定的变化。了解和分析其中的规律，可以更好的指导本地区的通风作业。
3.2 第四储粮生态区在低温季节应充分利用自然低温对储粮进行降温通风，从减少能耗和减少粮食水分损失的角度考虑，降温通风的目标温度不宜太低，建议5℃—10℃，可以实现较低的单位能耗和尽量减少水分减量。
3.3 根据第四储粮生态区冬季寒冷干燥的时间长的气候特点，适合通风的时机很多。适时通风，可以取得良好的效果。通风结束后，利用粮堆保温性好的特点实施密闭等措施可以保持较长时间的低温状态。
3.4 本试验利用温湿水一体化检测系统对小麦冬季降温通风的各项参数进行了分析和探讨，对于玉米等品种在通风的参数方面的研究有待进一步开展。
