自然冷源蓄冷低溫?zé)峁軆?chǔ)糧中防止結(jié)露的方法研究

劉金光，熊旭波，王世清，張 巖，姜文利

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109；2.青島市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)質(zhì)量與安全工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266109；3.青島澳維康生物科技工程有限公司，山東青島 266071）

自然冷源蓄冷低溫?zé)峁軆?chǔ)糧中防止結(jié)露的方法研究

劉金光1，2，熊旭波3，王世清1，2，張 巖1，2，姜文利1，2

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109；2.青島市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)質(zhì)量與安全工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266109；3.青島澳維康生物科技工程有限公司，山東青島 266071）

為了解決自然冷源蓄冷熱管儲(chǔ)糧中管壁周圍糧層結(jié)露的問(wèn)題，研究提出了在熱管組結(jié)構(gòu)中添加電磁閥，通過(guò)熱管周圍糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差來(lái)控制電磁閥的開(kāi)啟，進(jìn)而控制熱管中制冷劑的運(yùn)行，避免結(jié)露；設(shè)計(jì)制作了微型糧倉(cāng)溫濕度測(cè)定裝置，研究了糧堆孔隙空氣相對(duì)濕度和露點(diǎn)溫差隨溫度的變化，揭示了電磁閥溫控與結(jié)露的關(guān)系。結(jié)果表明：在5～20℃儲(chǔ)糧溫度范圍內(nèi)，糧食籽粒含水量越高，糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫度越高，露點(diǎn)溫差越??；自然冷源低溫?zé)峁軆?chǔ)糧倉(cāng)（小麥倉(cāng)）熱管組結(jié)構(gòu)中電磁閥溫控設(shè)定計(jì)算公式為：y＝－0.214 9x3＋7.439x2－86.384x＋343.43（其中y為電磁閥溫控設(shè)定值；x為小麥籽粒含水率）。為熱管技術(shù)在糧庫(kù)中的應(yīng)用提供依據(jù)和技術(shù)支持。

低溫?zé)峁埽蛔匀焕湓?；?chǔ)糧；結(jié)露；電磁閥

溫度作為儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)中重要的非生物因子，對(duì)儲(chǔ)糧穩(wěn)定性有著很大影響。低溫儲(chǔ)糧（≤15℃）通過(guò)抑制糧食呼吸強(qiáng)度、儲(chǔ)糧害蟲(chóng)和微生物的繁殖維持儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定［1－3］。大型儲(chǔ)糧倉(cāng)現(xiàn)有的低溫儲(chǔ)糧方法有：一是機(jī)械通風(fēng)儲(chǔ)糧，中高緯度地區(qū)利用冬季自然冷源通過(guò)風(fēng)道引入糧倉(cāng)降溫，但風(fēng)道周圍易出現(xiàn)糧食風(fēng)干失水和糧層局部結(jié)露的現(xiàn)象［4－6］；二是機(jī)械制冷低溫儲(chǔ)糧，糧食溫度能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，但設(shè)備成本和能耗較大［7－8］。

熱管是利用內(nèi)部工質(zhì)相變實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的元件，能夠?qū)崿F(xiàn)小溫差高效傳熱，被譽(yù)為熱的“超導(dǎo)體”［9－10］。熱管憑借良好的導(dǎo)熱性和啟動(dòng)性，已應(yīng)用于低溫儲(chǔ)糧中［11－12］，修方瓏等［13］研究發(fā)現(xiàn)自然冷源蓄冷熱管儲(chǔ)糧，19 d糧食溫度降低到0℃，儲(chǔ)糧期間最低溫度達(dá)－3.17℃，抑蟲(chóng)效果明顯。李新宇等［14］研究發(fā)現(xiàn)低溫?zé)峁軆?chǔ)糧能夠減少糧食水分散失、減緩脂肪酸值升高，能有效保持籽粒生物活性。自然冷源熱管低溫儲(chǔ)糧適用于冬季自然冷源豐富的中高溫度地區(qū)，在中國(guó)主要應(yīng)用范圍包括北方地區(qū)和西北部分地區(qū)，該地區(qū)冬季時(shí)間長(zhǎng)，冬季平均氣溫低于0，自然冷源相當(dāng)豐富。但冬季自然冷源晝夜溫差較大，且受大氣寒流影響，溫度時(shí)有驟降，因此，熱管周圍糧層容易出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象（如圖1）。隨著結(jié)露的發(fā)生，局部糧食出現(xiàn)發(fā)熱、變硬、散落性降低，同時(shí)有儲(chǔ)糧蟲(chóng)害（米象、赤擬谷盜和銹赤扁谷盜）的發(fā)生［15］。

圖1 低溫?zé)峁苤車Z層局部結(jié)露現(xiàn)象

為了解決自然冷源熱管蓄冷儲(chǔ)糧中出現(xiàn)的管壁周圍糧層結(jié)露的問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)提出在熱管組結(jié)構(gòu)中加設(shè)電磁閥，通過(guò)電磁閥控制熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)行，來(lái)消除結(jié)露難題，為熱管利用自然冷源蓄冷在大型糧庫(kù)中的應(yīng)用提供依據(jù)和技術(shù)支持，從而實(shí)現(xiàn)自然冷源熱管蓄冷儲(chǔ)糧的高安全和高品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)施

材料：2015年收獲的冬小麥（濟(jì)麥22號(hào)），除雜晾干，由中央儲(chǔ)備糧青島市第二糧庫(kù)提供。

微型糧倉(cāng)溫濕度測(cè)定裝置（如圖2）：

圖2 微型模擬糧倉(cāng)溫濕度測(cè)定裝置圖

微型糧倉(cāng)：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)糧倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范［16］，設(shè)計(jì)制作了模擬微型糧倉(cāng)（長(zhǎng)×寬×高：0.6 m× 0.6 m×0.6 m），糧倉(cāng)整體結(jié)構(gòu)為厚度50 mm的瓦楞紙板，左右對(duì)稱面各開(kāi)有50個(gè)通氣孔（孔徑為5 mm），糧倉(cāng)內(nèi)層用紗網(wǎng)（目數(shù)為10目）包裹，防止糧粒掉出；糧倉(cāng)置于冷柜內(nèi)，以確保精確的溫度環(huán)境，倉(cāng)底墊有厚為50 mm的聚苯乙烯泡沫板，避免倉(cāng)底與冷柜直接傳熱。

Temp Curve軟件和TP－1000多路溫度記錄儀：深圳拓?fù)淙饍x器有限公司。AOSONG GSP－885型溫濕度記錄儀；廣州奧松電子有限公司；DT－8880手持式熱敏風(fēng)速儀：CEM.深圳華盛昌機(jī)械有限公司；MA－35電子水分測(cè)定儀：德國(guó)賽多利斯股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

低溫儲(chǔ)糧熱管為分離式重力熱管組，熱管組蒸發(fā)段均勻分布于糧堆內(nèi)部，冷凝段安裝于室外，與冬季自然冷源直接接觸，蒸發(fā)段和冷凝段通過(guò)連接段的蒸汽上升管和冷凝液下行管構(gòu)成循環(huán)熱管組。熱管內(nèi)工質(zhì)在蒸發(fā)段吸收糧食的熱量氣化，飽和工質(zhì)蒸汽攜帶潛熱上升進(jìn)入冷凝段，與外界冷空氣熱交換后液化并釋放出潛熱，冷凝液在重力作用下自發(fā)流回蒸發(fā)段完成一次工質(zhì)循環(huán)。伴隨著工質(zhì)不斷的氣化上升和液化下降過(guò)程，糧堆中熱量逐漸被導(dǎo)出，外界自然冷源逐漸在糧倉(cāng)內(nèi)蓄積，從而實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)糧［17］。

結(jié)露的成因：由于籽粒組織的呼吸作用，糧堆內(nèi)部會(huì)自發(fā)產(chǎn)生熱量，形成“熱心”，秋冬季氣溫降低，糧堆表面受環(huán)境影響較大，溫度降低明顯，形成“冷皮”，即糧堆的“冷皮熱心”現(xiàn)象［18－19］。低溫?zé)峁軆?chǔ)糧中熱管蒸發(fā)段放置于糧堆內(nèi)部，熱管啟動(dòng)后，管壁溫度迅速降低，當(dāng)溫度降低到一定程度，管壁周圍空氣中的水汽達(dá)到飽和凝結(jié)成液態(tài)水，形成結(jié)露；結(jié)露時(shí)的溫度為露點(diǎn)溫度，露點(diǎn)溫度的高低受環(huán)境壓強(qiáng)和糧食含水率等因素的影響［20，21］。

自然冷源熱管蓄冷儲(chǔ)糧中容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，秋冬季氣溫時(shí)有驟降，經(jīng)冷凝段熱交換后的驟冷制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)段，導(dǎo)致管壁周圍空氣溫度迅速降低，進(jìn)而發(fā)生結(jié)露。為防止結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生，在熱管組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中添加電磁閥，通過(guò)電磁閥的開(kāi)啟控制熱管運(yùn)行，電磁閥溫控設(shè)定值為熱管周圍糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差，當(dāng)外界環(huán)境溫度與熱管周圍糧食溫度的差值小于此設(shè)定值時(shí)，電磁閥為開(kāi)啟狀態(tài)，熱管運(yùn)行；當(dāng)差值小于或等于此設(shè)定值時(shí)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)行停止，以便避免結(jié)露的產(chǎn)生。

本實(shí)驗(yàn)基于濕空氣露點(diǎn)溫度公式，建立了儲(chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙空氣露點(diǎn)溫差數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式確定糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差，最終導(dǎo)出電磁閥溫控設(shè)定計(jì)算公式，具體步驟為：測(cè)出不同溫度時(shí)糧堆孔隙空氣的相對(duì)濕度，進(jìn)而確定絕對(duì)濕度，繪制糧堆孔隙空氣溫濕圖，對(duì)照100%濕度空氣等濕線，確定露點(diǎn)溫度值，得出熱管周圍糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差，從而確定自然冷源低溫?zé)峁軆?chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)熱管組結(jié)構(gòu)中電磁閥溫控設(shè)定計(jì)算公式。

1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

1.3.1 糧堆孔隙空氣相對(duì)濕度隨儲(chǔ)藏溫度的變化

使用電熱恒溫箱（DY－640D）和冷柜（AUCMA BC／BD－390SH）提供糧倉(cāng)3～20℃的外界環(huán)境，通過(guò)小風(fēng)扇將冷柜內(nèi)的空氣導(dǎo)入糧倉(cāng)內(nèi)部，使糧倉(cāng)內(nèi)空氣流速為0.12 m／s，降溫速度為5 min／℃，收集糧堆溫度每降低1℃時(shí)糧堆孔隙空氣的相對(duì)濕度值，分析糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙空氣相對(duì)濕度值隨溫度的變化規(guī)律。

糧倉(cāng)內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)和測(cè)濕點(diǎn)的布置如圖3所示［22－23］：1～6號(hào)測(cè)溫點(diǎn)分別布置于糧倉(cāng)內(nèi)部，距糧倉(cāng)表面中心位置的水平距離為100 mm，7號(hào)和8號(hào)測(cè)溫點(diǎn)布置于倉(cāng)體對(duì)角線上，距頂點(diǎn)處的距離為100 mm，9號(hào)測(cè)溫點(diǎn)位于倉(cāng)體中心，10號(hào)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量外界環(huán)境溫度；測(cè)濕點(diǎn)布置于倉(cāng)體中心處。溫度和濕度數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)工作由溫度記錄儀和溫濕度記錄儀完成，數(shù)據(jù)采集4 s／次，數(shù)據(jù)精度為0.1℃。

圖3 微型糧倉(cāng)內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)和測(cè)濕點(diǎn)布置圖

1.3.2 糧堆孔隙空氣露點(diǎn)溫差隨儲(chǔ)藏溫度的變化

小麥含水量測(cè)定：參照GB／T 24898—2010《糧油檢測(cè)小麥水分含量測(cè)定（近紅外法）》［24］。取實(shí)驗(yàn)小麥樣品50 g，粉碎后過(guò)80目篩，含水量測(cè)定由電子水分測(cè)定儀完成，溫度設(shè)定為130℃，時(shí)間為10 min。

已知糧堆孔隙空氣溫度和相對(duì)濕度，根據(jù)《絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)表》確定絕對(duì)濕度值，繪制糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙空氣溫濕圖，對(duì)照100%濕度空氣等濕線，得出露點(diǎn)溫度，進(jìn)而計(jì)算得出露點(diǎn)溫差。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，結(jié)果用平均值表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件和SPSS17.0軟件。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

絕對(duì)濕度：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1 atm）每立方米濕空氣中所含水蒸汽的重量［25］，用Ψ表示，單位是g／m3。

相對(duì)濕度：某溫度時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和水汽壓的百分比值［26］，通常用RH表示。

露點(diǎn)溫度：氣壓和濕度一定，濕空氣冷卻至飽和時(shí)的溫度為露點(diǎn)溫度［27］。

露點(diǎn)溫差：指大氣溫度與結(jié)露時(shí)露點(diǎn)溫度的差值。當(dāng)露點(diǎn)溫差接近于0℃時(shí)，空氣中的水汽達(dá)到近似飽和狀態(tài)［28］。由公式（1）計(jì)算：

其中d為露點(diǎn)溫差；td為空氣的露點(diǎn)溫度；t為某時(shí)刻的濕空氣溫度。

2 露點(diǎn)溫差數(shù)學(xué)模型建立

2.1 糧倉(cāng)內(nèi)部微氣流壓力計(jì)算

以中央儲(chǔ)備糧青島市第二糧庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)糧倉(cāng)（平房倉(cāng)）為研究對(duì)象，糧倉(cāng)長(zhǎng)×寬×高為60 m×24 m ×12m，糧堆高6 m，儲(chǔ)量為6 000 t。對(duì)于糧倉(cāng)整體，各糧層的空氣溫度、壓力互不相同，由理想氣體狀態(tài)方程、質(zhì)量方程和浮力方程：

其中Pa為任意糧層內(nèi)任一點(diǎn)的空氣壓力；ρa(bǔ)為任意糧層內(nèi)任一點(diǎn)的空氣密度；Ta為任意糧層內(nèi)任一點(diǎn)的溫度；Tb為Ta糧層的平均溫度。

可以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘查詢語(yǔ)言，支持特定的和交互的數(shù)據(jù)挖掘。數(shù)據(jù)挖掘語(yǔ)言(data mining query language，DMQL)應(yīng)當(dāng)說(shuō)明數(shù)據(jù)挖掘原語(yǔ)、產(chǎn)生和操縱概念分層提供命令。這樣的查詢語(yǔ)言是基于SQL (SAS提供的查詢過(guò)程)的，并可能最終形成標(biāo)準(zhǔn)，成為數(shù)據(jù)挖掘圖形用戶界面的基礎(chǔ)。這實(shí)際上就是對(duì)多邊矩陣剖面廣義交叉乘積的運(yùn)算方法的SAS編程問(wèn)題。

尹君等［29］研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)糧倉(cāng)（平房倉(cāng)）內(nèi)部水汽分壓分布為：表層和邊緣低，中間及倉(cāng)底高，單位時(shí)間內(nèi)，水汽分壓低區(qū)域會(huì)吸收水汽分壓高區(qū)域轉(zhuǎn)移出水分，首先形成結(jié)露，即常規(guī)儲(chǔ)糧結(jié)露首先發(fā)生在糧堆頂層。

低溫?zé)峁軆?chǔ)糧中，為防止制冷劑充注后熱管周圍糧層即刻發(fā)生結(jié)露，制冷劑充注前，通過(guò)風(fēng)機(jī)和倉(cāng)內(nèi)風(fēng)道使糧倉(cāng)內(nèi)部各糧層降溫并達(dá)到溫度基本均勻，此時(shí)影響結(jié)露的主要因素只有壓力，通風(fēng)后短期內(nèi)糧堆孔隙空氣的壓力為近似常壓，因此，制冷劑充注后露點(diǎn)溫度的計(jì)算中Pa為常壓。熱管運(yùn)行后糧倉(cāng)內(nèi)部形成“冷心”，若氣溫驟降，則熱管結(jié)露現(xiàn)象最先發(fā)生在上層熱管，而上層熱管周圍的空氣壓力可近似為常壓，因此，自然冷源低溫?zé)峁軆?chǔ)糧中露點(diǎn)溫度計(jì)算中Pa可用常壓計(jì)算。

2.2 糧倉(cāng)內(nèi)部空氣露點(diǎn)溫度計(jì)算

由濕空氣露點(diǎn)溫度計(jì)算公式［30］：

其中H為溫度t時(shí)濕空氣的濕度；Hsd為露點(diǎn)溫度td時(shí)濕空氣的飽和濕度；Psd為露點(diǎn)溫度td時(shí)濕空氣的飽和蒸汽壓；PT為溫度t時(shí)濕空氣的總壓。

當(dāng)糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙空氣的溫度降至露點(diǎn)溫度以下，其所含的超過(guò)飽和部分的水蒸汽將以液態(tài)水的形式凝結(jié)出來(lái)，由公式（3）可得糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)計(jì)算公式。

其中H為溫度t時(shí)糧堆孔隙空氣的濕度；Hsd為露點(diǎn)溫度td時(shí)糧堆孔隙空氣的飽和濕度；Psd為露點(diǎn)溫度td時(shí)糧堆孔隙空氣的飽和蒸汽壓；Pa為任意糧層內(nèi)任一點(diǎn)的孔隙空氣壓力。

將糧堆孔隙空氣濕度H和壓力Pa代入公式（4）可求得Psd，由水蒸汽表查出Psd對(duì)應(yīng)的飽和溫度即為露點(diǎn)溫度td。

糧食籽粒含水量能夠影響糧堆孔隙空氣的相對(duì)濕度，進(jìn)而影響露點(diǎn)溫度［28］。由公式（4）得糧堆孔隙濕空氣溫度為t時(shí)的露點(diǎn)溫度td，代入公式（1）可得露點(diǎn)溫差d。

糧堆孔隙濕空氣露點(diǎn)溫度計(jì)算中，測(cè)出濕空氣的溫度（t）和相對(duì)濕度（RH），由濕空氣溫濕圖確定濕度（H），代入公式（4）可得Psd，通過(guò)查閱水蒸汽表得出Psd對(duì)應(yīng)的飽和溫度即為露點(diǎn)溫度td，最后由公式（1）計(jì)算出露點(diǎn)溫差d。但熱管低溫儲(chǔ)糧的糧溫小于15℃，在此溫度范圍，濕空氣溫濕圖精確度極低，無(wú)法準(zhǔn)確查閱，所以，采用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量?jī)?chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)部空氣相對(duì)濕度的變化，進(jìn)而確定熱管低溫儲(chǔ)糧中熱管周圍空氣的露點(diǎn)溫差。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧堆孔隙濕空氣的相對(duì)濕度

圖4為糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度變化圖，圖中數(shù)據(jù)顯示：環(huán)境溫度為5～20℃，溫度變化對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)部糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度的影響成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，環(huán)境溫度越高，糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度越大；小麥籽粒含水率越高，糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度越大。與李興軍等［31］研究發(fā)現(xiàn)糧堆平衡相對(duì)濕度隨溫度升高而上升的結(jié)論相符。

圖4 糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度變化圖

3.2 糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫度

圖5為微型糧倉(cāng)內(nèi)部孔隙濕空氣溫濕圖。由糧堆孔隙空氣的溫度和相對(duì)濕度，定位圖中一點(diǎn)A（A1，A2），即為糧堆孔隙空氣狀態(tài)點(diǎn)A，于A點(diǎn)做x軸的平行線交100%濕度空氣等濕線于B（B1，B2）點(diǎn)，則B1對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值即為糧堆孔隙空氣在A狀態(tài)點(diǎn)時(shí)的露點(diǎn)溫度。

圖5 微型糧倉(cāng)內(nèi)部孔隙濕空氣溫濕圖

3.3 糧堆孔隙空氣露點(diǎn)溫差的確定

由圖5，A1、B1兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的差值即為熱管周圍糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差，由圖5還可以看出：實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)（5～20℃），糧堆溫度相同，糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度越大，露點(diǎn)溫差越小，此露點(diǎn)溫差即為熱管降溫的安全溫差范圍，即電磁閥溫控設(shè)定值。由圖4可知，糧堆孔隙濕空氣相對(duì)濕度與小麥籽粒含水量相關(guān)。因此，電磁閥溫控設(shè)定值可以用小麥籽粒的含水量和溫度表示，如表1所示。

表1 電磁閥溫控設(shè)定值檢查表

表1為電磁閥溫控設(shè)定值檢查表，表中數(shù)據(jù)顯示，環(huán)境溫度為5～20℃，小麥籽粒含水率越高，電磁閥溫控設(shè)定值越小，即自然冷源熱管蓄冷儲(chǔ)糧時(shí)越易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

3.4 電磁閥溫控設(shè)定變化圖

圖6為電磁閥溫控設(shè)定值與環(huán)境溫度、籽粒含水率的關(guān)系圖，圖中數(shù)據(jù)顯示，小麥籽粒含水率不同，存在某一環(huán)境溫度時(shí)，低溫?zé)峁軆?chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)熱管組中電磁閥溫控設(shè)定值相同。

圖6 電磁閥溫控設(shè)定值變化圖

3.5 電磁閥溫控設(shè)定值計(jì)算公式

由表1和圖6，同一批次小麥，電磁閥溫控設(shè)定值取最小值，倉(cāng)儲(chǔ)小麥的含水率小于10.83%時(shí)，電磁閥溫控設(shè)定值為7.5℃；小麥含水率在10.83%～11.82%時(shí)，電磁閥溫控設(shè)定值為7.0℃；小麥含水率在11.83%～12.77%時(shí)，電磁閥溫控設(shè)定值為6.0℃。

圖7為電磁閥溫控設(shè)定值與籽粒含水率的關(guān)系圖，圖中數(shù)據(jù)顯示，電磁閥溫控設(shè)定值計(jì)算可以用函數(shù)y＝－0.215x3＋7.439x2－86.384x＋343.43表示，（其中y為電磁閥溫控設(shè)定值；x為小麥籽粒含水率）。從圖中看出，小麥籽粒含水率小于12.5%時(shí)，電磁閥溫控設(shè)定值變化較??；籽粒含水率大于12.5%時(shí)，電磁閥溫控設(shè)定值迅速降低。本結(jié)論支持程樹(shù)峰等［32］研究發(fā)現(xiàn)小麥儲(chǔ)藏安全水分（≤12.5%）的結(jié)論。相比黃明山［33］研究發(fā)現(xiàn)糧堆露點(diǎn)溫差計(jì)算規(guī)則：Δt＝34－2W（W＜14%）（式中Δt為露點(diǎn)溫差，℃；W為糧食含水率，%）更準(zhǔn)確。

圖7 電磁閥溫控設(shè)定值與籽粒含水率的關(guān)系

4 結(jié)論

用微型糧倉(cāng)模擬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)糧倉(cāng)（平房倉(cāng)），得出自然冷源低溫?zé)峁軆?chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)熱管組結(jié)構(gòu)中電磁閥溫控設(shè)定計(jì)算公式，彌補(bǔ)了儲(chǔ)糧倉(cāng)內(nèi)糧堆孔隙濕空氣露點(diǎn)溫度數(shù)學(xué)模型的不足。

環(huán)境溫度為5～20℃，隨著溫度的降低，糧堆孔隙濕空氣的相對(duì)濕度逐漸減?。恍←溩蚜：试礁?，糧堆孔隙空氣的相對(duì)濕度越大。

實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)（5～20℃），小麥籽粒含水率越高，糧堆孔隙空氣的露點(diǎn)溫差越??；自然冷源低溫?zé)峁軆?chǔ)糧倉(cāng)（小麥倉(cāng)）熱管結(jié)構(gòu)中電磁閥溫控設(shè)定計(jì)算公式為：y＝－0.215x3＋7.439x2－86.384x＋343.43（其中y為電磁閥溫控設(shè)定值；x為小麥籽粒含水率）。

自然冷源熱管蓄冷儲(chǔ)糧能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)能耗、無(wú)值守的綠色低溫儲(chǔ)糧，通過(guò)改進(jìn)熱管組結(jié)構(gòu)，添加電磁閥控制熱管的運(yùn)行，避免熱管周圍糧層結(jié)露。今后實(shí)驗(yàn)中需驗(yàn)證電磁閥防結(jié)露的效果，達(dá)到糧倉(cāng)周年低溫或準(zhǔn)低溫安全儲(chǔ)糧。

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Study on preventing condensation in low temperature heat pipe for grain storage by natural cold source

LIU Jin－guang1，2，XIONG Xu－bo3，WANG Shi－qing1，2，ZHANG Yan1，2，JIANG Wen－li1，2
（1.College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao Shandong 266109；2.Qingdao Key Laboratory of Modern Agricultural Quality and Safety Engineering，Qingdao Shandong 266109；3.Qingdao Aoweikang Biotechnology Engineering Co.Ltd.，Qingdao Shandong 266071）

In order to solve the condensation problems between the grain around the heat pipe in grain warehouse with heat pipe by natural cold source，an electromagnetic valve was added in the heat pipe group to control operation of the refrigerant in the heat pipe according to the temperature difference between the external environment and the grain layer around the heat pipe.The micro measuring device of temperature and humidity in warehouse was designed and manufactured.The change of the air relative humidity and dew point temperature difference in porosity of grain bulk was studied；the relationship between temperature control of electromagnetic valve and condensation was discovered.The results showed that in the range of 5℃ ～20℃，the higher the grain moisture content，the higher the dew point temperature of the air in the barn，the smaller the dew point temperature difference.In natural cold source low temperature heat pipe group，the calculation formula for the temperature control of the electromagnetic valve was：y＝－0．214 9x3＋7．439x2－86．384x＋343．43（the y was the temperature control of the electromagnetic valve；x was the moisture content of wheat）.This research provides the theoretical foundation and technical support for the practical application of heat pipe technology in large grainwarehouses.

low temperature heat pipe；natural cold source；grain storage；dew；solenoid valve

S 379.5

A

1007－7561（2017）01－0074－06

2016－08－09

國(guó)家自然基金項(xiàng)目（31271963）

劉金光，1991年出生，男，碩士研究生在讀.

王世清，1961年出生，男，教授，博士.