Изменение теплофизических параметров воздуха внутри металлических силосов большой вместимости при активном вентилировании зерна

На сегодняшний день основным способом хранения зерна в металлических емкостях большой вместимости (от 1500 тысяч тонн), по инструкциям [1,2] и Правилам безопасности является его хранение в сухом и чистом состоянии [3]. Известно, сроки хранения зависят не только от влажности и чистоты, но также и от температуры зерна, при закладывании его на хранение [4]. Чем ниже температура, тем дольше сроки хранения [5]. Для охлаждения зерна в силосе чаще всего используют установки активного вентилирования наружным воздухом, который имеет более низкую температуру относительно зерновой массы.

Исследователи Казахского филиала ВНИИЗ и Зернового Треста Венгерской Народной Республики установили, что небольшие удельные подачи воздуха на тонну зерна способствуют развитию плесеней хранения и ухудшению качества зерна [6]. Принято считать, что при данных режимах недостаточно скорости воздушному потоку для выноса из зернохранилища дополнительной влаги, сорбированной воздухом из зерна. Эта влага оседает в верхней части насыпи (верхнем слое зерновой массы), что способствует развитию негативных процессов при хранении, кроме этого в металлическом силосе более неблагоприятные условия создаются в верхней части зерновой насыпи [7]. Для избежания вышеперечисленных негативных процессов минимально допустимая подача воздуха в металлических силосах большой вместимости принимается равной не менее 10 м3 / ч на тонну [8].

На рисунке 1 представлены типичные изменения параметров воздуха внутри металлического силоса за сутки. Помимо измеренных значений температуры и относительной влажности на нем приведены расчетные значения содержания влаги в единице объема воздуха.

Решение данной задачи было осуществлено с помощью факторного анализа, реализуемого путем применения совокупности статистических методов обработки результатов наблюдений [9].

Внутри силоса в течение суток наблюдаются изменения температуры и относительной влажности воздуха в надзерновом пространстве. Температура и относительная влажность в  межзерновом пространстве поверхностного слоя зерна практически не изменяются в течение суток. Относительная влажность воздуха в пространстве над зерном понижается при повышении температуры над зерном и повышается при понижении температуры. Содержание влаги в единице объема воздуха в поверхностном слое зерна и над зерном практически не изменяются в течение суток.

Влагосодержание воздуха в зерне больше влагосодержания в воздухе над зерном. В период с 0 до 9 часов, в данные сутки наблюдений, имело место насыщения влагой воздуха (относительная влажность свыше 95 % ) над зерном. Такое состояние воздуха нежелательно внутри силоса, требуются меры по его устранению.

На рисунке 2 представлены изменения среднесуточных значений параметров воздуха внутри силоса за период наблюдений в течение 20 суток.

 

 

Представленные на рисунке 2 изменения среднесуточных значений параметров воздуха, свидетельствуют о том¸ что в поверхностном слое зерна происходит постепенное его охлаждение и сорбция (поглощение) зерном паров влаги из воздуха межзернового пространства (кривые 2 и 3, рис.2). В течение первых 9 суток хранения температура воздуха в надзерновом пространстве, под крышей силоса (кривая 4, рис.2), соответствовала температуре наружного воздуха, изменявшейся в пределах 6 - 13°С, (кривая 5, рис.2). Влагосодержание воздуха над зерном практически не изменялось и составляло около 7 г/м3 , (кривая 6, рис.2).

В последующие сутки резко понизилась температура наружного воздуха до - 2°С, (кривая 5, рис.2), но температура воздуха над зерном повысилась, в отдельные сутки свыше 18°С, (кривая 4, рис.2). Также повысилось содержание влаги в воздухе над зерном, под крышей, до 12 г/м3 , (кривая 6, рис.2). Представленные данные свидетельствуют о наличие вертикального движения воздуха в силосе в период понижения температуры атмосферы. Косвенно этот процесс подтверждают снижения темпов охлаждения и сорбции влаги в верхнем слое зерна, (кривые 2 и 3, рис.2). Снижение темпов охлаждения зерна происходило за счет подогрева из глубинных слоев. Снижение темпа сорбции происходило вследствие выброса влаги из зерновой массы в надзерновое пространство.

В период повышения температуры в верхней части силоса наблюдали в отдельные сутки повышение относительной влажности воздуха над зерном критического значения 95% и более. Критические значения относительной влажности воздуха, при которых возможно образование конденсата под крышей силоса, отмечены на оси абсцисс (рисунок 2). Эти периоды наступали при повышении температуры над зерном свыше 10°С относительно наружной температуры.

При хранении зерна недопустимо образование конденсата над зерновой массой. Для предотвращения образования конденсата требуется принудительное вентилирование надзернового пространства (под крышей). Включать вентилирование следует при повышении температуры над зерном (под крышей) относительно наружной температуры более 10℃. Прекращать вентилирование следует при достижении равенства температур внутри и снаружи силоса.

На рисунке 3 представлены изменения параметров воздуха внутри силоса при активном вентилировании зерна. На протяжении всего периода вентилирования повысились значения относительной влажности и температуры воздуха в межзерновом пространстве верхнего слоя зерна и в надзерновом пространстве. Увеличение значений относительной влажности и температуры в верхнем слое зерна и в надзерновом пространстве происходило за счет переноса тепла и влаги из глубинных слоев в верхнюю часть силоса.

Увеличение относительной влажности воздуха в надзерновом пространстве достигло критического уровня 95 % и более в течение всего периода вентилирования. Дальнейшее продолжение вентилирования привело бы к увлажнению верхнего слоя и снижению стойкости зерна к хранению.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при вентилировании можно получить условия, ухудшающие сохранность качества зерна. Поэтому перед выполнением этой технологической операции необходимо оценить степень ее риска. Для предотвращения образования конденсата вентилировать зерно следует воздухом, имеющим параметры, при которых равновесная влажность равна или меньше фактической влажности зерна,засыпанного в силос на хранение.

Список использованной литературы:
1.Ковалев Ю.П. Временная инструкция по хранению зерна в металлических зернохранилищах. ЦНИИТЭИ Минзага СССР, М., 1979. – С. 46.
2.Инструкция № 9 - 7 - 88 «По хранению зерна, маслосемян, муки и крупы», Приказ Минхлебопродуктов СССР от 24 июня 1988. № 185. – С. 32.
3.Алешин А.В. Изменения в ПБ 14 - 586 - 03 утвержденные приказом №457 от 15.11.16. – С. 15.
4.Разворотнев А.С. Отчет ВНИИЗ по заданию 0586 - 2014 - 0009 «Разработать критерии применимости типов металлических силосов для хранения зерна колосовых культур с целью обеспечения сохранности качества зерна и повышения рентабельности предприятий для климатических условий Юга России», М., 2016. – С. 34.
5.Кечкин И.А. Сборник научных трудов XI Международной научно - практической конференции молодых ученых и специалистов отделения сельскохозяйственных наук Российской академии наук / ВНИХИ – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН. – М.: – ВНИХИ – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова», 2017. – С. 126
6.Отчет ВНИИЗ по работе 4.11. «Временная инструкция по хранению зерна в Металлических зернохранилищах» М., 1980. - С. 45.
7. Кечкин И.А., Разворотнев А.С., Гавриченков Ю.Д. Режимы хранения и вентилирования зерна пшеницы в металлических силосах большой вместимости. Хлебопродукты, 2017. № 11. С. 58
8.Агропромышленный портал России [электронный ресурс]. Активное вентилирование в силосах элеваторов. Режим доступа: - http: // agro - portal24.ru / hranenie - zerna / 3003 - aktivnoe - ventilirovanie - v - silosah - elevatorov.html - (Дата обращения: 04.01.2012).
9.Романенко А.И. Факторный анализ в задаче преобразования пространства исходных метеорологических признаков // Закономерности и тенденции инновационного развития общества: Сборник статей по итогам Международной научно - практической конференции: 3 часть. Стерлитамак, 2018. С. 81 - 89
 

Кечкин И. А. ассистент
Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского (Первый казачий университет) г. Москва, Россия,
ВНИИЗ - филиал «ФНЦ пищевых систем им. В.М.Горбатова г. Москва, Россия

Статья опубликована в сборнике:
Наука и научный потенциал – основа устойчивого развития общества: сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции, 26 февраля 2018, Уфа. – Стерлитамак: АМИ, 2018.  – С.276-280.


 
Наверх ↑