平房倉稻谷儲藏溫度檢測試驗探究

糧溫是糧食安全儲藏的重要指標，糧食溫度過高會導致糧食發熱、結露、生霉、生蟲及品質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律，以控制糧溫升高。近年來，國內外學者開展了小麥、玉米儲藏溫度、濕度等影響因素及變化規律的基礎研究。THORPE[1]利用CFD軟件，模擬建立了糧堆濕熱傳遞模型。HAMMAMIA等[2]開展了筒倉內物料的傳熱數學模型研究。尹君等[3]通過實測糧溫數據，研究淺圓倉小麥溫濕度場分布。白忠權[4]、潘鈺等[5]開展了小麥糧堆內熱濕耦合及變化規律研究。王若蘭等[6]采用人工加熱方法研究了模擬倉內小麥糧堆熱量傳遞及變化規律。王小萌等[7]研究了模擬倉內小麥糧堆霉變和溫度場的時空耦合關系。粳稻谷是本地區主要儲藏糧食品種，科技人員一般采用隔熱密閉、空調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，糧食溫度主要受環境溫度影響而變化。為掌握稻谷溫度的變化規律，本文在鐵嶺糧食集團直屬儲備庫有限公司P7平房倉儲藏的稻谷糧堆中，開展了糧溫檢測實倉試驗。

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構，倉頂內側噴涂5 cm厚聚氨酯發泡隔熱。倉內空間高度1.8～3.0 m，設有18個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。倉墻為磚混結構。倉房內安裝WPV4型糧情檢測系統。倉內儲存2019年地產稻谷2 815.9 t，入倉水分14.5%，雜質0.5%。

1.1.2 測試儀表

溫濕度記錄儀、數顯溫度計、測溫電纜等，測試儀表的性能參數見表1。

表1 主要測試用儀表性能參數表

1.2 方法

1.2.1 空氣溫濕度檢測

應用1臺溫濕度記錄儀自動檢測記錄倉內空間溫濕度，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據1次，并校核儀表。在儀表電池充電期間或數據讀取期間用溫濕度檢測儀檢測環境及倉內空間溫濕度。

1.2.2 糧溫檢測

用數顯溫度計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，溫度計布置見圖1。用數顯溫度計檢測倉壁處糧面下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在糧堆內，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，每根測溫電纜布設在糧面下傳感器共14個，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檢測并記錄糧溫數據。

圖1 糧倉中部溫度計布置圖

圖2 倉壁處溫度計布置圖

2 結果與分析

2.1 環境溫度、倉內溫度變化情況

2.1.1 一年溫度變化

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

圖3 環境溫度、倉內溫度變化圖

2.1.2 短期溫濕度變化

選擇開始與結束時環境溫濕度相當的日期7月3日，用環境溫濕度、倉內溫濕度數據繪制曲線，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環境溫度緩慢降低，環境濕度緩慢升高，3:00—5:00環境溫度降至最低值，環境濕度升至最高值；6:00—15:00點環境溫度快速升高，環境濕度快速降低，15:00—17:00環境溫度升至最高值，環境濕度降到最低值；18:00—0:00環境溫度快速降低，環境濕度快速升高。經過計算比對，9:00和20:00的溫度和濕度接近一天的平均值。一天之中，倉內溫濕度隨環境溫濕度略有變化，倉內空間溫度最低23.0 ℃，最高24.9 ℃；濕度最低55.9%，最高62.0%。倉內空間溫度的最高點比環境溫度最高點晚2 h左右；最低點比環境溫度最低點晚2 h左右。倉內空間濕度受環境濕度影響不明顯。

圖4 7月3日環境及倉內空間溫濕度圖

選擇陰雨天8月26日，用環境溫濕度、倉內溫濕度數據繪制曲線，見圖5。由圖5可知，陰雨天環境濕度大且變化幅度較小，在75.1%～88.3%。環境溫度、倉內溫濕度變化幅度較小。

圖5 8月26日環境及倉內空間溫濕度圖

選擇連續晴天的7月21—25日和11月27—29日，用環境溫濕度、倉內溫濕度數據繪制曲線，見圖6、圖7。由圖6可知，連續晴天的7月21—25日環境溫度、濕度呈現明顯的波動狀態，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%；倉內空間溫濕度呈現不明顯的波動狀態，波動周期為24 h；其中，濕度呈現逐步降低的波動狀態，濕度從58.3%降到41.9%；溫度呈現逐步升高的波動狀態，溫度從22.8 ℃升到25.4 ℃。

圖6 7月21—25日環境及倉內空間溫濕度圖

由圖7可知，11月27—29日環境溫度、濕度呈現波動狀態，溫度波動幅度4.0～5.1 ℃，濕度波動幅度20.6%～22.7%。倉內空間溫濕度呈現不明顯的波動狀態，其中，溫度呈現逐步降低的波動狀態，溫度從-0.9 ℃降到-5.8 ℃?？傮w上環境溫濕度、倉內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日環境及倉內空間溫濕度圖

以7月3日、8月26日的環境溫度與倉內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 ℃。溫差曲線形狀與環境溫度曲線形狀相似。

圖8 7月3日和8月26日環境及倉內空間溫差圖

2.2 糧溫變化

2.2.1 數顯溫度計檢測糧溫變化

由圖9可知，環境溫度、倉內溫度、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境溫度及倉內溫度變化的趨勢。圖10是靠墻1.0 m深糧溫曲線圖，由圖10可知，環境溫度、倉內溫度、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更遠糧溫曲線比較平滑。距離墻壁各距離糧溫都有隨環境溫度及倉內溫度變化的趨勢。

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遠糧溫曲線圖

圖12 距墻0.20 m遠糧溫曲線圖

圖14 距墻0.60 m遠糧溫曲線圖

圖15 距墻0.80 m遠糧溫曲線圖

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日測溫數據繪制靠墻糧溫曲線圖，見圖18，距離墻壁0.6 m后曲線明顯發散，距離墻壁0.8 m以上曲線發散不明顯。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，最大溫差分別達到23.1 ℃、25.2 ℃，且從上到下溫度依次降低?？梢姎鉁卮蠓邥r，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?？梢姎鉁卮蠓档蜁r，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 結論與建議

3.1 結論

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

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

（3）連續晴天的環境溫濕度、倉內空間溫濕度呈現明顯的波動狀態，波動周期為24 h。

（4）一天之中，倉內溫濕度隨環境溫濕度略有變化。倉內空間溫度的最高點比環境溫度最高點晚2 h左右；最低的比環境溫度最低的晚2 h左右。倉內空間濕度受環境濕度影響不明顯。夏季環境溫度與倉內空間溫度差值曲線形狀與環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境溫度及倉內溫度變化的趨勢。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更遠糧溫曲線比較平滑。距離墻壁各距離糧溫都有隨環境溫度及倉內溫度變化的趨勢。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，可認為糧堆的“冷心”。

（6）氣溫大幅升高時，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，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據形成有效對照，建議環境溫度檢測時間為每日9:00，補充檢測時間20:00。②由于夏季糧堆明顯的“熱皮”厚度0.6 m以內，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據，建議新設計的小型實驗倉倉內糧堆尺寸在2.4 m×2.4 m×2.4 m以上。