相變儲能材料在立筒倉稻谷控溫儲藏中的應(yīng)用研究

高樹成，李 佳，趙學工

（1.遼寧省糧食科學研究所，遼寧沈陽 110032；2.國家糧食—玉米干燥工程中心，遼寧沈陽 110032）

相變儲能材料在立筒倉稻谷控溫儲藏中的應(yīng)用研究

高樹成1，2，李 佳1，2，趙學工1，2

（1.遼寧省糧食科學研究所，遼寧沈陽 110032；2.國家糧食—玉米干燥工程中心，遼寧沈陽 110032）

針對夏季糧倉溫度高，表層易發(fā)熱從而引起糧食品質(zhì)劣變的現(xiàn)象，開展了利用相變儲能材料的準低溫稻谷儲藏實倉試驗。分別選擇29號常規(guī)儲糧倉、保溫處理后的30號儲糧倉和使用相變儲能材料的31號儲糧倉進行儲糧效果對比實驗。在測試期間，隨著外溫的變化，通過對29號、30號、31號三個立筒倉倉溫和表面糧溫的測定，結(jié)果表明：使用相變儲能材料的31號糧倉倉溫和糧溫最低，且隨著外溫的變化表層糧溫幾乎不變，該糧倉能有效控制糧倉溫度和表層糧溫，實現(xiàn)準低溫儲糧。

相變材料；準低溫；稻谷儲藏

糧食是人類賴以生存繁衍的基本物質(zhì)，各國都高度重視，發(fā)達國家對糧食儲藏技術(shù)的研究更是給予了很大投入。近年來，隨著人們環(huán)保意識和對食品衛(wèi)生要求的不斷提高，市場對儲糧技術(shù)的需求也越來越高，發(fā)達國家的糧食儲藏技術(shù)更多提倡采用低溫、儲糧害蟲非化學防治等新技術(shù)的應(yīng)用，更加強調(diào)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。低溫儲糧是國際上應(yīng)用較廣的一項綠色儲糧技術(shù)，目前，世界上有60多個國家和地區(qū)均采用該技術(shù)儲存糧食，低溫儲糧技術(shù)［1］是指在儲糧過程中，利用自然冷卻或人工制冷使倉內(nèi)的糧食處于較低的溫度環(huán)境，預(yù)防和消除糧食儲藏過程中自然發(fā)熱現(xiàn)象，降低糧食呼吸強度，防止或減緩有害生物的侵襲及糧食品質(zhì)劣變的技術(shù)。糧食低溫儲藏技術(shù)是綠色生態(tài)儲糧技術(shù)推廣應(yīng)用的首選方法和發(fā)展方向。

相變材料是一類在其本身發(fā)生相變的過程中，可以吸收環(huán)境的熱（冷）能，并在需要時向環(huán)境發(fā)出熱（冷）能的材料［2］。本實驗通過對立筒倉內(nèi)進行相變儲能材料、聚氨酯發(fā)泡處理等方法，分別對三個立筒倉進行準低溫儲糧溫控系統(tǒng)立筒倉稻谷實倉應(yīng)用試驗。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 相變材料

杭州飛捷科技有限公司生產(chǎn)的PH－22相變儲能墊屬于復(fù)合無機鹽類相變儲能材料，里層PVC，外層尼龍材料，密封性能好，防水防潮；規(guī)格為570 mm×570 mm×10 mm；相變儲能墊置于鋼骨架吊頂之上；實用面積為60 m2。

1.1.2 試驗倉房 試驗倉和對照倉選定為29＃、30＃、31＃立筒倉，均為2000年4月交付使用。立筒倉內(nèi)均安裝了糧情檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動檢溫功能。表1為倉房基本情況表。

表1 倉房基本情況表

1.1.3 入倉糧情

29＃、30＃和31＃立筒倉內(nèi)稻谷均為2016年1月28日入倉，水份分別為14.3%、14.5%、14.4%；雜質(zhì)分別是0.8%、0.8%、0.7%；不完善粒均為0%。

1.1.4 各立筒倉試驗設(shè)施處理安排

29＃立筒倉（對照倉）：簡易密封，倉內(nèi)接測溫電纜記錄倉內(nèi)溫度。

30＃立筒倉：簡易密封＋倉頂內(nèi)做聚氨酯發(fā)泡保溫處理＋倉內(nèi)接華圖S380溫濕度儀＋接測溫電纜記錄倉內(nèi)溫度，人工記錄倉內(nèi)外溫度。

31＃立筒倉：簡易密封＋倉頂內(nèi)做聚氨酯發(fā)泡保溫處理＋（石膏板吊頂＋相變材料），倉內(nèi)外接華圖S380溫濕度儀＋接測溫電纜記錄倉內(nèi)溫度，人工記錄倉內(nèi)外溫度。

1.2 試驗方法

在兩個試驗倉和一個對照倉內(nèi)分別布設(shè)五根測溫電纜，每根電纜分10層測溫（如圖1所示），本次測試從5月16日8：00開始到5月23日16：00結(jié)束，每天6：00、8：00、11：00、14：00、16：00、21：00用電子檢溫系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)和人工檢測室外溫濕度，同時每天14：00進入糧倉人工測定溫濕度與電子檢溫系統(tǒng)進行校正。

圖1 試驗倉和對照倉測濕電纜布設(shè)

2 結(jié)果與分析

2.1 “三溫”對比

圖2～圖4分別為29＃、30＃和31＃立筒倉的外溫、倉溫、糧溫的“三溫”變化曲線。

從圖2可以看出，隨著外溫的變化，29＃立筒倉最高倉溫為24.5℃，最低倉溫為15.4℃，曲線波動較大；29＃立筒倉最高糧溫為6.4℃，最低糧溫為4. 6℃，溫度變化1.8℃。

圖2 29＃立筒倉“三溫”變化曲線

從圖3可以看出，隨著外溫的變化，30＃立筒倉最高倉溫為21℃，最低倉溫為15.1℃，曲線波動較?。?0＃立筒倉最高糧溫為5.1℃，最低糧溫為3.7℃，溫度變化1.4℃。

圖3 30＃立筒倉“三溫”變化曲線

圖4表明，隨著外溫的變化，31＃立筒倉最高倉溫為20.3℃，最低倉溫為15.7℃，曲線波動很小；31＃立筒倉最高糧溫為3.9℃，最低糧溫為2.7℃，溫度變化1.2℃。

圖4 31＃立筒倉“三溫”變化曲線

表2為三個立筒倉測試前后溫度變化對比。由表2可以看出，29＃、30＃、31＃三個立筒倉測試前后的倉溫變化為7.3℃＞5.6℃＞4.4℃，即倉溫是29＃＞30＃＞31＃；糧溫變化為1.8℃＞1.4℃＞1.2℃，即糧溫是29＃＞30＃＞31＃。

表2 29號、30號、31號三個立筒倉測試前后溫度變化對照℃

2.2 表層糧溫對比

圖5為29＃、30＃、31＃三個立筒倉表層糧溫對比圖。在測試期間，每日16時糧倉表面糧溫達到最高值。從圖6可以看出，29＃、30＃、31＃立筒倉的表層糧溫分別為16.1、15.2和12℃，使用相變材料的31＃立筒倉表層糧溫最低。測試過程中，29＃立筒倉表層糧溫從13.2℃到16.1℃，升高了2.9℃；30＃立筒倉從12.8℃到15.2℃，升高了2.4℃；31＃立筒倉從10.2℃到12℃，升高了1.8℃，31＃立筒倉表層糧溫變化最小。

圖5 29＃、30＃、31＃立筒倉表層糧溫對照圖

2.3 表層平均糧溫對比

圖6為29＃、30＃、31＃三個立筒倉表層平均糧溫對比圖。從圖7可以看出，三個立筒倉表層平均糧溫曲線29＃在最上面，30＃次之，31＃在最下面，即表層平均糧溫T29＃＞T30＃＞T31＃，使用相變材料的31＃立筒倉表層平均糧溫最低。

圖6 29＃、30＃、31＃立筒倉表層平均糧溫對照圖

3 結(jié)論

29＃、30＃、31＃立筒倉的最高倉溫分別為24.5、21、20.3℃；29＃、30＃、31＃立筒倉的最高糧溫分別為6.4、5.1、3.9℃。表明使用相變材料的31號立筒倉的倉溫和糧溫最低，且隨著外溫的變化表層糧溫幾乎不變。31＃立筒倉儲糧效果明顯優(yōu)于29＃和30＃立筒倉，采用相變儲能材料儲藏稻谷，能有效控制糧倉溫度和表層糧溫，使表層糧溫升高緩慢，實現(xiàn)準低溫儲糧，儲藏期間試驗倉沒有發(fā)生蟲、霉及黃粒米等異常糧情。

［1］吳子丹主編.綠色生態(tài)低碳儲糧新技術(shù)［M］，中國科學技術(shù)出版社，2011.3.

［2］張仁元，相變材料與相變儲能技術(shù)［M］，科學出版社2009.1.

Application of phase change energy storage materials in vertical silos for controlling temperature in paddy storage

GAO Shu－cheng1，2，LI Jia1，2，ZHAO Xue－gong1，2
（1.Liaoning Grain Science Research Institute，Shenyan Liaoning 110032；2.National Grain－Corn Drying Engineering Center，Shenyan Liaoning 110032）

The storage of paddy under quasi－low temperature with phase change energy storage material was tested to solve the problem of grain damage caused by high temperature inside silos in summer and the get－h(huán)ot－grain surface.Three different kinds of silo，which were general silo No.29，heat－insulation－treated silo No.30 and silo No.31 made of phase change energy storage material，were chosen for contrast experiment.The temperatures inside of the silos and on the grain surface were measured with the change of outside temperatures.The results showed that for silo No.31 both the temperatures inside of the silo and on the grain surface were the lowest，further more they hardly changed with the outside temperature.The silo can control the temperatures both inside of the silo and on the surface of grain effectively，therefore grain storage by quasi－low temperature is realized.

phase change material；quasi－low temperature；paddy storage

S 379.2

A

1007－7561（2017）01－0085－03

2016－07－04

遼寧省自然科學基金資助項目（2015020787）

高樹成，1963年出生，男，學士，教授級高級工程師.