CN101156628A - 低温储粮方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种低温储粮方法及系统，属于粮食低温仓储技术领域。该方法及装置的特征在于：(1)利用分布在廒间四周的置于粮堆中的低温重力热管(3)将由外界传入的热量带至粮堆顶部空间；(2)利用4－6台变频空调(4)在粮堆上部的空间形成冷风循环流动，使得粮堆上部空间的温度均匀；(3)通过分布在廒间中的温度传感器(6)监测温度信号，利用PLC控制系统(5)自动控制变频空调(4)启动和关闭的。本发明具有效率高、系统简单、不结露、节能、全天候、寿命长、操作简单、基本免维护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温储粮方法及系统，属于粮食低温仓储技术领域。
背景技术
目前，公知的低温储粮有多种方式，比如大功率机械压缩式谷物冷却机低温储粮技术，该技术是利用常规的压缩式制冷机在高温季节，使得粮库廒间内部的粮食降温，由于其电耗巨大、运行费用高等缺陷，使得许多粮库无法承受，目前，基本处于停止使用的状态。也有进行利用太阳能进行低温储粮研究的，但由于太阳能的时间特点，使得太阳能低温储粮有很大的局限性，特别是在夏季晚间以及梅雨季节，制冷机不能正常工作，势必会影响低温保粮的效果。又因为太阳能集热系统成本较高，是一个非常不利的因素。还有使用窗式空调进行低温储粮的技术，该技术是将若干台窗式空调安装在粮仓廒间的窗户上，安装位置是对称分布的，为了达到仓内粮温均匀一致，廒间内部四周需要增加一道厚的隔离风墙，但增加一道厚的隔离风墙一次性成本较高，储粮的空间也大大减少。另外，还有使用深井水进行粮食的低温储粮的，就是在粮仓外打一眼深井，然后用深井泵将冷水打入粮仓，通过空气调节器向粮仓内提供冷风。这种方案只能提供冷气，但无法解决廒间内部粮温不均匀的问题，容易引起粮食结露霉变。近年来由于水资源稀缺和污染的问题，国家已经不提倡使用此方法。再则，还用使用自然通风的方法，但由于制冷效果较差，无法满足粮食低温储粮的技术要求。
发明内容
本发明目的是提一种粮仓内部温度分布均匀的、低成本的低温储粮方法及系统。
一种低温储粮方法，其特征在于包括以下过程：
(1)、利用分布在廒间四周的置于粮堆中的低温重力热管将由外界传入的热量带至粮堆顶部空间；
(2)、利用4-6台变频空调在粮堆上部的空间提供冷气，形成冷风循环流动，使得粮堆上部空间的温度均匀；将重力热管顶部的温度较高的冷凝段进行冷却，促使低温重力热管重新将底部的热量传递到顶部；
(3)、通过分布在廒间中的温度传感器监测温度信号，利用PLC控制系统自动控制变频空调启动和关闭。
一种低温储粮系统，其特征在于：由高出粮面1.5米-2.0米的并且配合形成循环冷风的4-6台变频空调、置于粮堆中分布在廒间四周的低温重力热管、分布在廒间中的温度传感器、分别与温度传感器和变频空调连接根据温度传感器的信号，自动控制变频空调启动和关闭的PLC控制系统组成。
本发明具有效率高、系统简单、不结露、节能、全天候、寿命长、操作简单、基本免维护的优点。采用在分体式单冷壁挂式空调，提供冷源，由于采用分体式单冷壁挂式空调、其安装工作量小，对廒间内外墙面破坏非常小。而且相比于窗机，其安装位置可以比较随意，可以安装在能够满足的设计位置和角度。另外由于使用的是单冷变频空调，可保证一次性成本低、运行电耗较低。再者，由于粮仓内粮食堆好后，四周全部密封，这个时间开始启动低温系统，当粮库进行出粮时，空调要用保护套盖好。可以保证空调使用寿命非常长。采用适合籼稻和梗稻传热特性的特制的低温重力热管的主要目的就是将由外界传入的热量带至顶部，安装固定好后就不用再对其进行维护了，而且寿命长。PLC控制系统根据温度传感器的信号，自动控制变频空调的启动和关闭，使得系统运行非常简单，达到全天候、操作简单、基本免维护等目标。低温重力热管的安装位置靠近廒间墙壁距离在0.1米-0.3米之间，热管之间的间隔距离在0.5米-1.5米之间，是通过大量的实验验证，可以达到最佳的传热效果。
附图说明
图1本发明的低温储粮方法及系统示意图。
图2四台单冷分体式壁挂式变频空调的安装位置示意图，四台空调方案适于正方形廒间。
图3六台单冷分体式壁挂式变频空调的安装位置示意图，六台空调方案适合于长方形廒间。
图4低温重力热管对梗稻温度分布的影响规律
图中标号名称，1.廒间内部得粮堆，2.粮堆的顶面，3.适合籼稻和梗稻传热特性的低温重力热管，4.分体式单冷壁挂式空调，5.PLC控制系统，6.温度传感器，7.廒间顶部。图3中标号名称，
具体实施方式
如图1所示，本系统由单冷分体式壁挂式变频空调4、适合籼稻和梗稻传热特性的低温重力热管3、PLC控制系统5、温度传感器6构成。下面结合图1、图2、图3进一步说明本系统的组成及工作原理。
1、循环冷风系统
单冷分体式壁挂式变频空调4提供冷气，四台或六台单冷分体式壁挂式变频空调均匀交错安装在廒间内部粮堆顶面2的上部，具体安装位置见图2和图3，使之吹出的冷风形成顺时针或逆时针方向的循环，进而使得冷却空间的温度较为均匀。如图2所示，若廒间是正方形的，则需要安装四台空调，分别安装在四面墙壁上，按照顺时针或逆时针方向，空调分别距离近墙面的距离占整个墙面长度的1/4左右。如图3所示，若廒间是长方形的，则需要安装六台空调。在短边的墙壁上分别安装在1台空调，按照顺时针或逆时针方向，短边墙壁的空调分别距离近墙面的距离占整个墙面长度的1/4左右。在长边的墙壁上分别安装2台空调，两台空调的间距为长边长度的1/2，空调距离短边面壁的距离与短边墙壁安装的空调距离近墙面的距离相近。这样安装的目的是在粮堆上部的空间能够形成冷风循环流动，使得粮堆上部空间的温度较为均匀。
2、控制系统
控制系统由可编程控制器PLC5、A/D模块、温度传感器6组成，本实施例中共采用16个温度传感器，其中12个温度传感器在粮堆顶面以上的2米空间，分上中下三层按照面积均分的方法进行均布。另外，在靠近四个角区的位置放置四个温度传感器。通过信号线将温度传感器信号传至可编程控制器PLC，通过A/D转换模块，将模拟量信号转换成数字量信号。PLC通过分析不同区域的温度高低，控制相应位置的变频空调的启动运行状态。这样可以根据具体情况，开启部分或全部的变频空调，既能达到低温储粮的目的，又可以充分节能。比如，在上午时段，由于朝南的墙面受热，而朝北的墙壁较为阴冷，此时可以开启南面以及中间的变频空调，可以达到节能的效果。另外，由于是使用的是变频空调，变频技术本省就是非常节能的，所以整个低温储粮系统是能耗和运行成本都是比较低的。
3、适合于籼稻和梗稻传热特性的低温重力热管
低温重力热管3其管内工质是蒸馏水，工质填充量为整个热管长度的1/3左右。冷凝段长度为1.7米，带有散热翅片，距离廒间的天花板0.3米左右。低温重力热管3的绝热段处包裹1.5长的胀珍珠岩绝热材料。蒸发段4.5米，绝热段和蒸发段埋入粮堆1内部。低温重力热管3采用100毫米左右管径的碳钢管制做，工质采用蒸馏水，工质的添加量和管内的真空度的确定是以为热管在15℃-50℃启动为标准的。在两个廒间之间的墙壁无需安装低温重力热管。由于粮堆的高度统一为6米高，所以，重力热管的蒸发段和绝热段总长度为6米，由于冷空气是在粮堆的上部，并且冷空气的密度较大，两面的温度较低，并且会逐渐向下影响粮食的温度，通过实验发现，保留1.5米左右长度的绝热段较为合适。由于粮面以上的空间为2米高，考虑安装的缘故，热管的冷凝段为1.7米长，留有0.3米的空间。
4、低温重力热管的安装位置
如图4所示，横坐标表示离重力热管的距离。
低温重力热管使用管卡安装在靠近四周墙壁的位置，尽量垂直安装，倾角不大于15度。低温重力热管的安装位置靠近廒间墙壁距离在0.1米-0.3米之间，热管之间的间隔距离在0.5米-1.5米之间。这是通过大量的实验验证得到的，如图4所示。该曲线图是利用上述所描述的低温重力热管在梗稻中所做的实验所得到的的结果，其中纵坐标为当地温度与标准温度的比值(标准温度取25℃)，横坐标为离开热管的间距。该实验主要是采用分布在梗稻中各个位置热电偶测量温度得到稳态的低温重力热管在梗稻中的影响范围曲线图，由于籼稻和梗稻物性参数非常接近，故该曲线图也可以适用于籼稻。其中横坐标表示离重力热管的距离。图中可以清楚的看出，单根重力热管的影响最大范围是在0.75米，超出0.75米后，它的影响就比较小了，所以，两根重力热管之间的距离最大为1.5米。所述低温重力热管3的安装位置靠近廒间墙壁距离为0.1米、热管之间的间隔距离为0.5米，效果最佳。观察上图所示，单根重力热管的在0.25米以内的作用最大，所以两根重力热管间距为0.5米时，可以达到最佳的传热效果。由于热管主要是将来自墙壁的热量带走，故热管应该尽量贴近墙壁，但考虑到安装管卡得需要，热管与墙壁之间需要保留0.1米的空间。其主要作用在于将由四周墙壁传入的热量迅速带至廒间顶部进行冷却，以使得靠近温度较高四周墙壁的粮温与靠近粮堆冷芯的粮温温差不大，避免了粮食结露、霉变，使得粮食安全度夏。
Claims (8)
1.一种低温储粮方法，其特征在于包括以下过程：
(1)、利用分布在廒间四周的置于粮堆中的低温重力热管(3)将由外界传入的热量带至粮堆顶部空间；
(2)、利用4-6台变频空调(4)在粮堆上部的空间提供冷气，形成冷风循环流动，使得粮堆上部空间的温度均匀；将重力热管顶部的温度较高的冷凝段进行冷却，促使低温重力热管重新将底部的热量传递到顶部；
(3)、通过分布在廒间中的温度传感器(6)监测温度信号，利用PLC控制系统(5)自动控制变频空调(4)启动和关闭。
2.一种低温储粮系统，其特征在于：由高出粮面1.5米-2.0米的并且配合形成循环冷风的4-6台变频空调(4)、置于粮堆中分布在廒间四周的低温重力热管(3)、分布在廒间中的温度传感器(6)、分别与温度传感器(6)和变频空调(4)连接根据温度传感器的信号，自动控制变频空调(4)启动和关闭的PLC控制系统(5)组成。
3.根据权利要求2所述的低温储粮系统，其特征在于所述低温重力热管(3)的安装位置距离廒间墙壁0.1米-0.3米之间，低温重力热管(3)之间的间隔距离在0.5-1.5米之间。
4.根据权利要求3所述的低温储粮系统，其特征在于：所述低温重力热管(3)的安装位置距离廒间墙壁0.1米。
5.根据权利要求3所述的低温储粮系统，其特征在于：所述低温重力热管(3)之间的间隔距离为0.5米。
6.根据权利要求4所述的低温储粮系统，其特征在于：所述低温重力热管(3)之间的间隔距离为0.5米。
7.根据权利要求2-6任一所述的低温储粮系统，其特征在于：所述低温重力热管(3)，其管内工质是蒸馏水，工质填充量为整个热管长度的1/4-1/3，热管的冷凝段为1.6-1.8米长，绝热段为1.4-1.6米，蒸发段长度为4.3-4.6米。
8.根据权利要求7所述的低温储粮系统，其特征在于：所述低温重力热管(3)，其管内工质是蒸馏水，工质填充量为整个热管长度的1/3，热管的冷凝段为1.7米长，绝热段为1.5米，蒸发段长度为4.5米。
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