基于热管技术的低温绿色储粮研究

摘要

为解决传统储粮方法存在的高能耗、多虫害、易污染等问题，本研究利用低温重力热管单向导热的工作原理，将热管技术与低温绿色储粮理念有机结合，进行了基于热管技术的低温绿色储粮研究，开发出一套新型绿色储粮技术方案，该方案节能、高效、无污染，为温带地区利用自然冷源实现大规模粮食储藏提供了参考，也为热管储粮仓周年储粮的可行性提供了理论依据和技术支持。本研究的主要内容包括: (1)自动循环热管模组低温储粮平房仓的设计开发 整体依据粮食平房仓设计规范，利用分离式重力热管的工作原理，设计开发了自动循环热管模组低温储粮平房仓，主要由仓体、自动循环热管模组、粮情监测系统等构成。该平房仓具有良好保温隔热、防水防潮效果，能够在冬季利用自动循环热管模组将外界自然冷源导入粮食内部蓄积，延长低温和准低温储粮时间，从而为更好地保持粮食品质提供了保障。 (2)保温材料的保温效果研究 为筛选出隔热性能较好的保温材料，应用到绿色储粮仓围护结构的设计中，针对模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)和挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)两种材料进行了保温效果测试，通过对两者的传热系数比较发现，当XPS板厚度为120mm时，传热系数最低(0.67W/(m2·K))，当XPS板厚度为90mm时，传热系数0.79 W/(m2·K)，综合考虑成本和环保等因素，最终选择90mm厚挤塑式聚苯乙烯泡沫板应用于储粮仓围护结构的设计中。 (3)低温绿色储粮仓的冷量分布研究 通过对比试验仓和对照仓的温度变化，分析热管储粮仓内部的温度分布规律以及计算系统的蓄冷量和降温速度，对热管储粮仓的蓄冷效果进行了总结。从2011年12月16日起，试验仓的热管有效运行时间达到91d，外界冷量成功地导入到粮食内部，粮食温度在19d的时间内由5.2℃降低到了0℃，最低达到了-3.17℃，较对照仓平均温度低2.2℃，其蓄冷量达到了50.95MJ，降温速度为0.28℃/d，分别比对照仓提高了31.62％和47.37％。因此，采用热管技术的新型储粮仓在降温速度和蓄冷量显示出巨大的优势。 (4)低温绿色储粮技术抑虫效果研究 夏季通过人工扦样检测的方法对仓储小麦进行虫情检查，对比分析低温绿色储粮仓的储粮效果，发现冬季利用热管技术在粮食内部蓄积的冷量明显抑制了虫害的发生，虫害发生时间延迟，害虫数量显著减少，且试验仓小麦未出现结露或霉变现象，低温储粮效果显著。 (5)低温绿色储粮仓的夏季保冷效果研究 在冬季大量储藏自然冷源的基础上，春夏季节将遮阳网、自然通风和机械通风相结合，得出了夏季最佳保冷方法:在储粮仓仓顶70cm处安装黑色遮阳网;每日14时全开窗自然通风;每日22时至次日6时，按单侧风机安装方式，利用轴流风机对粮仓进行机械通风，风速5m/s，可降低仓温2-5℃，降低上层粮温1-3℃。同时，通过对大型平房仓的软件模拟和实际应用成本计算，进一步证实了自动循环热管模组低温储粮平房仓的推广可行性。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景

1．2 低温储粮技术

1．2．1 低温储粮的基本原理

1．2．2 低温储粮技术研究现状

1．3 热管低温储粮技术

1．3．1 热管基本工作原理

1．3．2 热管的基本特性

1．3．3 热管的发展及研究现状

1．3．4 分离式热管

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 基于自动循环热管模组的低温绿色储粮仓设计研究

2．1 粮仓结构

2．1．1 仓型

2．1．2 仓体

2．1．3 自动循环热管模组

2．1．4 粮情监测系统

2．2 粮仓工作原理

2．3 本章小结

第三章 保温材料的保温效果研究

3．1 试验材料与仪器

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验仪器

3．2 试验原理

3．3 试验方法

3．3．1 检测参数的设定

3．3．2 保温材料的安装

3．3．3 保温材料表面测温点的布置

3．3．4 测量时间的控制

3．3．5 传热系数的计算

3．4 结果与分析

3．5 本章小结

第四章 基于热管技术的新型绿色储粮仓冷量分布及抑虫效果研究

4．1 试验设施与材料

4．1．1 试验设施

4．1．2 试验材料

4．2 试验原理

4．3 试验方法

4．3．1 蓄冷效果试验

4．3．2 害虫抑制效果试验

4．4 结果与分析

4．4．1 粮食内部冷量分布

4．4．2 粮食平均温度变化对比

4．4．3 热管储粮仓蓄冷量分析

4．4．4 粮食害虫抑制效果

4．5 本章小结

第五章 热管储粮仓夏季保冷方法效果研究

5．1 试验设施与材料

5．2 试验原理

5．3 试验方法

5．3．1 遮阳网降温效果试验

5．3．2 自然通风降温效果试验

5．3．3 机械通风降温效果试验

5．4 结果与分柢

5．4．1 遮阳网降温效果

5．4．2 自然通风降温效果

5．4．3 机械通风降温效果

5．4．4 储粮仓夏季保冷方案验证试验

5．4．5 实际应用成本计算

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢