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1、粮食的物理性质,粮食的物理性质通常是指粮食在储存、运输等过程中反映出的多种物理属性。如粮食的流散特性、热特性、吸附特性及应力裂纹等。 这些物理特性互相关联，并与生物特性共同作用，对粮食的生命活动、虫霉危害、储粮的稳定性产生有利的和不利的影响，并与粮食清理、干燥、通风、气调等作业及粮仓设计都有密切关系。 物理特性：流散性、热特性、吸附特性等 粮食特性 生理特性：呼吸、后熟、萌发等,粮堆物理性质,粮堆的构成,鼠、雀,环境温度、环境相对湿度、环境气体、风力、地温、,粮堆生态系统组成示意图,粮食的流散特性,粮食的流散特性包括散落性、自动分级、孔隙度等。这是颗粒状粮食所固有的物理性质。 粮食具有流散特性
2、的根本原因是粮粒之间的相互作用力内聚力小，不足以在重力的作用下使粮粒保持垂直稳定，致使粮食在堆装、运输、干燥、加工等过程中表现出流散特性。,1、散落性,粮食在自然形成粮堆时，向四面流动成为一个圆锥体的性质称为粮食的散落性。 粮食散落性的好坏通常用静止角表示。,静止角是指粮食由高点落下，自然形成圆锥体的斜面与底面水平线之间的夹角。静止角与散落性成反比，即散落性好，静止角小；散落性差，静止角大。,粮粒的大小、形状、表面光滑程度、容量、杂质含量都对粮食的散落性有影响。 粒小、饱满、圆形粒状、密度大、表面光滑、杂质少的粮食散落性好，反之则散落性差。 粮食中含杂量增加，其散落性会降低。 粮食水分含量增加
3、散落性也会降低。（原因是粮食水分的增加，使粮粒表面粘滞，粮粒间的摩擦力增大的结果。当粮食发热霉变后，散落性会完全丧失，形成结顶。）,粮食散落性的另一量度是自流角。 自流角是一个相对的值，它既与粮粒的物理特性有关，又与测试时所用材料有关。 自流角表示的是某种粮食在某种材料上的滑动性能。自流角愈大，滑动性能愈差；自流角愈小，滑动性愈好。,自流角是粮粒在不同材料斜面上，开始移动的角度，即粮粒下滑的极限角度。粮食的自流角就是粮堆的外摩擦角。,粮食的散落性在粮食储藏、装卸输送机械及储藏设施的设计中都是一个重要因素。 储藏期间散落性的变化，可在一定程度上反映粮食的储藏稳定性。（安全储藏的粮食散落性好；如果
4、粮食出汗、返潮、水分增大、霉菌孳生，就会使散落性降低；严重的发热结块会形成90角的直壁状，完全丧失散落性。） 散落性好的粮食，在运输过程中容易流散，对于装车、装船、入仓出库操作都较方便，可节省劳力与时间。 散落性是确定自流设备的理论依据。,2、自动分级,粮食在震动、移动或入库时，同类型、同质量的粮粒和杂质就集中在粮堆的某一部分，引起粮堆组成成分的重新分布，这种现象称为自动分级。,自动分级现象的发生与粮食输送移动时的作业方式、仓房类型密切相关。 形成自动分级的杂质积聚点与进粮方式关系较大。输送机不动，形成锥体基部杂质区；输送机移动，形成粮堆底部与两侧带状杂质区。 筒式仓中心进粮，形成靠仓壁处的环
5、状轻型杂质区和落粮点处的柱状重型杂质区，若使用布料器，落料呈火山口状；露天囤入粮在下风口处囤边形成杂质区； 人工入粮，倒粮点多而分级不明显。,按照自动分级形成的原因，自动分级又可归纳为重力分级、浮力分级和气流分级。 重力分级 重力分级的情况明显地发生在有震动的运输过程中。如散装原粮长途运输后，大而轻的物料就会浮到最上面，细而重的物料就会沉到底部，而较细、较轻、较大、较重的物料分于两者之间，从而形成了分层的现象。,气流分级 气流分级通常发生在露天堆粮的过程中。当输送机在风天卸粮时，在下风处就会聚积较多的轻杂质，从而形成自动分级现象。这种情况在皮带输送机、扬场机的作业中都会发生。,浮力分级 浮力分
6、级是粮粒下落过程受力不同而造成的自动分级。当气流的浮力一定时，重的粮粒下落速度较快，轻的粮粒下落较慢。而轻的杂质在慢慢的下落过程中，由于物体重力、受力方向的改变也随时变化，使得较轻的杂质飘移落点，从而形成分级现象。,V1 V2 G2 G1 P1= V1 P2= V2 P1 P2 则使物料下落的力:F2 F1,自动分级现象使粮堆组分重新分配，这对安全储粮十分不利。 杂质较多的部位，往往水分较高，孔隙度较小，虫霉容易滋生，是极易发热霉变的部位，如不能及时发现还能蔓延危及整堆粮食。（对自动分级严重的地方，要多设检查层点，密切注意粮情变化。） 自动分级中灰尘集中的部位，孔隙度小、吸附性大，在熏蒸杀虫时
7、，药剂渗透困难，影响杀虫效果。同时，在通风降温、降水过程中，也因空气阻力的加大，使风速达不到规定的要求，造成局部温度、水分偏高。,在粮食储藏中也可利用自动分级有利的一方面。如利用气流分级清理粮食，用筛子震动去掉重杂质等,防止自动分级最积极的办法是预先清理粮食。此外，可在粮仓上安装一些机械装置，使粮食均匀地向四周散落，减轻自动分级现象。,3、孔隙度,孔隙度是由粮粒本身结构与粮堆中粮粒间存在空间所造成的。在粮堆中，粮粒所占体积的百分比叫做粮堆密度，孔隙所占的百分比叫做孔隙度。 从宏观上讲，粮堆中的孔隙是粮粒与粮粒之间的空间，这是粮食在储藏中维持正常有氧呼吸，进行水分、热能交换的基础。 从微观上讲，
8、构成孔隙的一个容易被忽视的因素是粮粒内部存在的微孔，它虽然在整个孔隙度中占有较少的比例，但它的作用远远复杂于宏观的孔隙。这些微孔是粮食呼吸代谢、吸湿、解吸、吸附、吸收的基础，也和粮食干燥密切相关。,粮食检验定等的主要依据之一是单位体积内某种粮食的质量，即容重。是和孔隙度密切相关的物理量。 容重与孔隙度成反比。 粮堆孔隙度和粮堆密度都用百分率来表示。可根据粮食的容重和密度来推算： 注：粮堆总体积=粮粒所占体积粮粒间空气体积,粮堆孔隙度的大小受到许多因素的影响，粮粒形态、大小、表面状态、含水量、杂质的特征与数量、堆高、储藏条件等都能影响粮堆的孔隙度和密度。 粮粒大、完整、表面粗糙的，孔隙度就大；粒
9、小、破碎粒多、表面光滑的，孔隙度就小。 含细小杂质多的粮食，可降低粮堆的孔隙度。 对于一个粮堆，各部位的孔隙度是不一样的。粮堆底层所受压力大，孔隙度较小。特别是自动分级明显的部位更为突出。 粮堆吸湿膨胀后，也会造成孔隙度降低。,粮堆中有一定的孔隙度，对保证粮食的安全储藏是必要的。 孔隙度的存在，决定了粮堆气体交换的可能性，是粮粒正常生命活动的环境。（化学熏蒸、气调储粮） 孔隙中空气的流通，使粮堆内湿热易于散发（自然通风和机械通风），粮食就耐储藏；如果孔隙度小，气体交换不足，当某些部位湿热高时，粮堆内就会湿热郁积不散，易引起发热、霉变。 孔隙度大的粮堆，粮情易受环境条件的影响，粮堆温湿度随外界环
10、境变化快。孔隙度小的粮堆，粮情就不易受外界环境的影响。,粮食的热特性,粮食总是具有一定的温度，即处在一定的热状态中，并随时与外界进行着热交换。 粮食的热特性包括粮食的导热性和导温性。 1、导热性 在组成粮堆的主要成分中，粮粒对热的传导速度较慢，是热的不良导体。虽然粮堆中空气的流动有助于热传导，但粮堆内微气流运动缓慢。因此，整个粮堆的导热性是很差的。（如正常粮堆温度总是落后于外温，粮堆深层温度变化总是落后于表层，就是粮堆导热性不良的具体表现）。,粮食中进行的热传导是一个相当复杂的物理过程，既有传导传热，又有对流传热和辐射传热，3种传热方式总是相互伴随而存在，其中以导热和对流传热为主。 粮堆的导热
11、性就是粮堆传递热量的能力，通常以粮食的导热系数（）的大小来衡量。 粮堆的导热系数是指1米厚的粮层在上层和底层的温度相差1时，在单位时间内通过1平方米的粮堆表面面积的热量。单位是W/mK。 粮堆的导热系数值很小（约在0.1170.234W/ mK之间）， 并与粮食的含水量呈正比关系。 单粒粮食的导热系数比粮堆的导热系数高45倍，因为粮堆中有空气（为0.0234W/ mK）存在。,具有一定的导热性是粮堆进行通风降温、干燥降水的依据之一。 较小的导热系数决定了粮堆是热的不良导体。粮堆对热的传入、输出都很缓慢。粮堆的这一性质，对粮食的储藏既有有利的一面，又有不利的一面。 当粮堆局部发热时，由于粮堆难以
12、散热，接近发热层处的粮食温升比发热层中心慢得多。 低温进仓的粮食甚至在热的季节里，也能保持较低的粮温，抑制和推迟虫霉的危害。,2、导温性,粮食在传热的同时，本身也会吸收部分热量而升温。这一特性一般可用导温系数（）表示。 粮食的导温系数是个综合系数，包括了粮食的导热系数及热容量。它表示了粮食的热惯性。即受到同样的热量，值的大小表明粮食温度升高的快慢程度。 通常粮堆的值约为6.1510-46.8510-4m2/h。,式中：a导温系数，m2/h C粮食的比热，kJ/kgK 粮食的容重，kg/m3 导热系数，W/mK,粮食的导温系数小、热容量大对粮食储藏特别是粮温的变化影响很大。导致粮堆温度在正常情况
13、下总是比外温变化幅度小。 在低温季节，粮食的温度比外温高；在高温季节，粮食的温度比外温低，这极易导致粮堆湿热扩散和湿热循环，使储粮结露变质。,粮食的吸附特性,1、粮食的吸附作用 粮食储藏中吸附现象主要是粮食对水汽、惰性气体、熏蒸气体及一些污染物（如香料、煤油、汽油、桐油、咸鱼、樟脑）的吸附。 粮食的吸附作用主要包括物理吸附和化学吸附。粮堆中发生的吸附作用是物理吸附和化学吸附并存。 气体性质、温度、吸附气体压力、粮粒的组织结构、化学成分等是影响粮食吸附的重要因素。,物理吸附与化学吸附的区别,2、粮食的吸湿性,粮粒对水汽的吸附与解吸的性能称为吸湿特性，它是粮食吸附特性的一个具体表现。 在储藏期间，
14、粮食水分的变化主要与粮食的吸湿性能有关，与粮食的储藏稳定性、储藏品质都密切相关，是粮食发热霉变、结露、返潮和湿热扩散的重要原因。,在粮食储藏期间，利用通风密闭干燥等措施控制和调节水分时，必须运用粮食的吸湿性与平衡水分的概念和规律。 在一定的温度和空气相对湿度条件下，粮食吸附水分与解吸水分的速度相等，这时表现为粮食的含水量不变，此时所含的水分，叫做粮食的平衡水分，相对湿度称平衡相对湿度。 粮粒的吸湿性质和平衡水分的概念，指出了空气相对湿度对粮食水分的影响。当水分大的粮食存放在相对湿度较低的环境中时，粮食水分则会散发，反之，如把干燥的粮食存放在空气潮湿的环境中，粮食则会增加水分而受潮。,稻谷平衡水
15、分（%）,小麦平衡水分（%）,玉米平衡水分（%）,大豆平衡水分（%）,3、吸附滞后现象,一种粮食的吸附与解吸等温线不一定相同，即在某种特定的相对湿度和温度下，吸附平衡水分值与解吸平衡水分值存在着差别，也可以说解吸时的含水量高于吸附时的含水量。解吸等温线滞后于吸附等温线，这种现象称为吸附滞后现象。 由于吸附滞后作用，高水分粮和低水分粮混储后，会引起粮堆水分的不均匀而增加保管难度。,粮堆的气流性,在储粮生态系统中气体的对流运动，称气流性。其本质是储粮环境中各种气体分子在某种作用力的推动下，按照一定方向运动的现象。 由于粮粒存在，粮堆空隙中分子运动阻力较大，加上粮堆常处于相对静止、相对密闭的环境中，
16、所以储粮气体流动速度就非常缓慢。如在散装粮堆中，气流速度只有0.11mms，所以称为微气流。 粮堆中的空气通常并非是静止不流动的，而是根据粮堆内的温度分布和季节的变化，总是存在有微气流的。,粮堆中气流的产生，主要是由于粮堆内外温差的存在，会引起粮堆孔隙间空气密度的变化，这种空气密度的差异会导致空气密度较大的冷空气向粮堆中下部流动，而密度较小的热空气向粮堆的中上部流动，如此形成了粮堆内部的微气流。,粮堆中微气流的流动方向则根据粮堆内外温差方向而定，一般分高温季节和低温季节2种情况：,粮堆各部位及粮堆内外，常常存在温差和气压差，它们是形成储粮气体流动的主要原因由于温差所形成的气流，称热力对流。由于气压差所形成的气流，称动力对流。 热力对流是储粮气流的主要对流形式。粮温与粮堆外围环境温度（仓温或气温）之间或粮堆内部不同部位温度的差异，使得相邻空间气体密度不同。温度高的部位气体分子密度小，做上升运动；相反，温度低的部位气体分子密度大，做下沉运动，从而形成粮仓小气候中的热力对流。 动力对流是储粮气流的非主要对流形
