В статье приводятся расчётные параметры вентиляции, при использовании которых в картофелехранилище формируется микроклимат, обеспечивающий поддержание товарного вида продукции в условиях длительного хранения. Решение этой проблемы стало возможным благодаря планомерным исследованиям в этой области, проводимым на кафедре ОВиК СПбГАСУ, накопленным знаниям и опыту, которые удалось использовать в связи с появлением быстродействующей вычислительной техники (ПЭВМ). С помощью математической модели, воспроизводящей процесс охлаждения насыпи, оптимальные параметры системы «вентиляция-насыпь» могут быть получены для всех основных видов овощной продукции.
Достоверность расчётных данных по качеству охлаждения насыпи клубней картофеля подтверждена их сходимостью с аналогичными данными, полученными в лабораторных и натурных условиях.
Микроклимат хранения овощной продукции формируется в период охлаждения, когда температура насыпи снижается с начальной до предельно допустимой для длительного хранения. Необходимым условием сохранения качества овощной продукции является также поддержание в этот период определенного темпа снижения температуры. Только в этом случае относительная влажность воздуха в насыпи будет приближаться к оптимальной, обеспечивающей сохранение продукцией влаги и товарного вида. Такой технологии формирования микроклимата отвечают предлагаемые в статье конструктивные и режимные параметры для современной вентиляции, оборудованной в картофелехранилище по схемам рис.1.
В качестве среднестатистической насыпи клубней картофеля (по фракционному составу и теплофизическим параметрам) принята насыпь, удовлетворяющая требованиям ГОСТ. Значения расчётных параметров близки к сорту картофеля Темп.
Показателями качества охлаждения овощной продукции являются коэффициент обеспеченности температуры хранения Коб.q и темп охлаждения DZ, град/ч.
Коэффициент Коб.q – доля объёма насыпи, в которой обеспечивается температура хранения продукта qк,oC (для клубней картофеля 2-4 oC). При канальной вентиляции в зависимости от выбранных расчётных параметров характерные области с недоохлажденной продукцией, показанные на рис.1,а, могут занимать 1,5-5% в основании насыпи (КР1) и от 0 до 20% и более в верхних слоях (КР2).
Темп охлаждения продукции DZ, расположенной в любой области насыпи, представляет собой снижение температуры продукта за период охлаждения N, сут. от начального значения qо (12-15oC для картофеля) до конечной температуры qк. То есть DZ=(qо-qк)/24N, град/ч.
Расстояние между каналами L, м и удельный расход воздуха vp, м3/(т ч) подбираются по графикам (рис. 2) такими, чтобы суммарное время охлаждения насыпи t составляло 70-90 ч. Продолжительность периода охлаждения насыпи N назначается в пределах 20-40 сут. (для картофеля). При этом число суток должно быть таким, чтобы время работы вентиляции tв в сутки составляло не менее 2 ч, а темп охлаждения области КР2 был минимальным – 0,01-0,02 град/ч.
На представленных графиках требуемое время охлаждения t, ч получено из условия полного охлаждения верхних слоев насыпи до температуры qк , т.е. КР2=0. При этом коэффициент обеспеченности температуры хранения Коб.qсоставляет не менее 0,98. Требуемое время работы вентиляции tв=t/N, ч/сут.
Расчётные данные для проектирования канальной вентиляции приведены для экономически целесообразной высоты насыпи клубней 5 м. Высокие насыпи позволяют снизить удельный расход воздуха vр или увеличить шаг между каналами L. Более низкие насыпи клубней картофеля требуют увеличения удельного расхода воздуха или уменьшения расстояния между каналами.
При реконструкции отечественных картофелехранилищ, обычно имеющих высоту насыпи H=3 м, рекомендуется принимать удельный расход подаваемого воздуха равный 70 м3/(т ч). В этом случае, если принять время охлаждения насыпи t=90 ч, коэффициент обеспеченности температуры хранения в зависимости от расстояния между каналами L, м определяется по выражению Коб.q= 1,0063 - 0,0055 L, при L=1,5-3 м.
Так как характеристики насыпи клубней изменяются по годам и сортам, приходится корректировать принятое в проекте расчётное время t в процессе эксплуатации картофелехранилища в режиме охлаждения продукции. При этом необходимые временные изменения, в пределах t£110 ч, могут быть внесены через контроль температуры массива в области КР2, в которой температура клубней не должна превышать 4oC.
Предлагаемая бесканальная схема вентиляции (рис.1, в) с раздачей воздуха за пределами контура загруженного объёма (насыпи), устраняет существенные конструктивные и эксплуатационные недостатки канальной вентиляции. Она позволяет гибко регулировать темп охлаждения продукции в области истечения потока, применима в помещениях с различной частотой выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Для насыпи клубней высотой 5 м высокую обеспеченность температуры хранения можно получить при глубине секции хранилища L=5 м, удельном расходе воздуха vр=100 м3/(т ч) и времени охлаждения t=100 ч.
При несоответствии биологических тепловыделений клубней картофеля среднестатистической величине qv=12вт/м3, коэффициент Коб.q=0,9755 - 0,0017qv.
Для невысоких насыпей (кочанов, моркови и др.) при глубоких секциях хранилища (H/Lspan><1) высокие значения коэффициента обеспеченности температуры хранения для бесканальной вентиляции можно получить за счёт создания в насыпи переменного поля скоростей. Предварительные результаты показывают, что это позволит снять проблему недоохлаждения овощной продукции и повысить её качество при длительном хранении.
В заключение следует отметить, что никакие, даже самые точные расчёты и современные технологии создания микроклимата в хранилищах, не помогут решить проблему сохранности овощной продукции, если она закладывается на хранение заражённой или недоброкачественной.
