Konya bölgesindeki hububat silolarının yapısal ve iklimsel analizi
Structural and climatic analysis of grain silos in Konya region
Yazar: ELİF ŞAHİN SUCİ
Danışman: PROF. DR. NUH UĞURLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı / Tarımsal Yapılar ve Sulama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışma Konya bölgesinde profesyonel depoculuk yapan işletmelerde depoların teknik ve yapısal özelliklerini belirlemek ve sorunlarını çözmek amacıyla çoğunluğu lisanslı depolar olmak üzere 30 adet işletmede yürütülmüştür. Araştırmada, yürütülen anket ve saha çalışmalarından elde edilen verilere göre bölgedeki hububat depoları çeşitli kategorilerde değerlendirilmiştir. Ayrıca hububat silolarının yapısal dökümleri (depo tipi, yükseklik, genişlik, fiziksel, alansal ve hacimsel boyutları, kullanılan malzeme detayları ve termal özellikleri vb.) çıkarılarak depolanan ürün çeşidine göre ısı dengesi analizleri yapılmıştır. 

Araştırmanın yürütüldüğü işletmelerde, siloların %42'si düz tabanlı çelik silo, %24'ü konik tabanlı çelik silo, %27'si beton silo ve %7'si yatay beton silo şeklinde tasarlanmıştır. Toplam depolama kapasitesi ise düz tabanlı çelik siloların 741850 ton, konik tabanlı çelik siloların 184050 ton, beton siloların 69845 ton ve yatay beton siloların 152250 tondur. Siloların ısı iletim katsayıları 0.95 kcal/m2oCh ile 2.63 kcal/m2oCh arasında değişmektedir ve genellikle çelik silolarda ortalama 2.62 kcal/m2oCh ve beton silolarda 1.69 kcal/m2oCh'tir. 

Silo düşey duvarlarında toplam güneş radyasyonu miktarları, kış mevsiminde yaklaşık 375 kcal/m2h ve yaz mevsiminde 727 kcal/m2h olarak bulunmuştur. Yaz mevsiminde silo çatılarında toplam güneş ışınım miktarları 711 kcal/m2h ile 735 kcal/m2h arasında değişmektedir. Araştırmanın yapıldığı depolarda kış mevsiminde minimum havalandırma miktarı arpada18 m3/h.ton, buğdayda 23 m3/h.ton, mısırda 73 m3/h.ton, çavdarda 13 m3/h.ton, çeltikte 22 m3/h.ton ve yulafta 7 m3/h.ton'dur.  Kış mevsiminde ortalama olarak, arpa depolarında 212171 kcal/h, buğday depolarında 351423 kcal/h ve mısır depolarında 1086058 kcal/h olmak üzere ısı fazlalığı belirlenmiştir. Aynı mevsimde minimum havalandırma kapasitesi ile havalandırma ihtiyacının karşılanma oranı, arpa depolarında %35, buğday depolarında %22 ve mısır depolarında %8 olarak tespit edilmiştir.

Yaz mevsiminde ise maksimum havalandırma kapasitesinin arpada 101 m3/h.ton, buğdayda 121 m3/h.ton, mısırda 341 m3/h.ton, yulafta 64 m3/h.ton, çavdarda 78 m3/h.ton ve çeltikte 119 m3/h.ton olması gerektiği tespit edilmiştir. Yaz mevsiminde ortalama maksimum havalandırma oranı arpa, buğday ve mısır depolarında sırasıyla 210108 m3/h, 299717 m3/h ve 772458 m3/h olarak bulunmuştur. Yaz mevsimi için hesaplanan maksimum havalandırma kapasitesinin ortalama havalandırma ihtiyacını karşılama oranı ise, arpa depolarında yaklaşık %15, buğday depolarında yaklaşık %11 ve mısır depolarında yaklaşık %4 düzeyinde kaldığı tespit edilmiştir. 

Yapılan ısı dengesi analizlerinden elde edilen sonuçlara göre havalandırma sistemlerinin radyasyon ısısı ve solunum ısısını depo dışına atmakta yetersiz olduğu bulunmuştur. Silolarda hem yaz hem de kış mevsiminde genellikle ısı fazlalığı görülmüştür. Ayrıca, özellikle çelik silolarda radyasyonla ısı kazanımının yapının yükseklik/genişlik oranına bağlı olarak da değişiklik gösterdiği ve bu oranın 1'e yaklaştıkça ısı artışının maksimum değere ulaştığı belirlenmiştir.

Sonuç olarak, hububat silolarında güneş radyasyonuyla meydana gelen ısı yükünün ürünün solunum ısısı yanında oldukça düşük düzeyde kaldığı (%10-20) ve bölgedeki depolama yapılarında asıl ısınma sorunun güneş radyasyonundan değil özellikle yetersiz havalandırmadan ileri geldiği saptanmıştır. Tarımsal yapıların planlanmasında oldukça önemli olan yalıtım, hububat depolarında da radyasyonla ısı kazanımının bir miktar da olsa azaltılmasında önemlidir. Ancak silolarda meydana gelen aşırı ısı yükünden dolayı ürünlerde kalite ve kantitatif kayıplarını en az düzeye indirerek sağlıklı koşullarda daha uzun süre muhafaza edilebilmesi için yalnızca ısı yalıtımının yeterli olmayacağı, ürünlerin havalandırma ihtiyacını karşılayacak büyüklükte ve şekillerde siloların tasarlanmasının kaçınılmaz olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
This study was carried out in 30 enterprises, mostly licensed warehouses, to determine the technical and structural features of the grain warehouses and to solve their problems in professional warehousing enterprises in Konya region. In the research, the grain warehouses in the region were evaluated in various categories according to the data obtained from the surveys and field studies. In addition, the structural castings of the grain silos (warehouse type, height, width, physical, spatial and volumetric dimensions, details of the materials used and thermal properties, etc.) were extracted and heat balance analyzes were made according to the type of stored product.

In the enterprises where the research was carried out, silos were designed as 42% flat bottom steel silos, 24% conical bottom steel silos, 27% concrete silos and 7% horizontal concrete silos. The total storage capacity is 741850 tons of flat bottom steel silos, 184050 tons of conical bottom steel silos, 69845 tons of concrete silos and 152250 tons of horizontal concrete silos. The heat transmission coefficients of the silos vary between 0.95 kcal/m2oCh and 2.63 kcal/m2oCh, and it is generally 2.62 kcal/m2oCh in steel silos and 1.69 kcal/m2oCh in concrete silos.

The average total solar radiation amounts on the vertical walls of the silo were found to be approximately 375 kcal/m2h in winter and 727 kcal/m2h in summer. In the summer season, the total amount of solar radiation in the silo roofs varies between 711 kcal/m2h and 735 kcal/m2h. In the warehouses where the research was conducted, the minimum amount of ventilation in winter was 18 m3/h.ton in barley, 23 m3/h.ton in wheat, 73 m3/h.ton in corn, 13 m3/h.ton in rye, 22 m3/h.ton in paddy and 7 m3/h.ton in oats. In the winter season, the average heat excess was determined as 212171 kcal/h in barley silos, 351423 kcal/h in wheat silos and 1086058 kcal/h in corn silos. In the same season, the rate of meeting the ventilation need with minimum ventilation capacity was determined as 35% in barley warehouses, 22% in wheat warehouses and 8% in corn warehouses.

However, in the summer season, it was determined that the maximum aeration capacity should be 101 m3/h.ton in barley, 121 m3/h.ton in wheat, 341 m3/h.ton in corn, 64 m3/h.ton in oats, 78 m3/h.ton in rye and 119 m3/h.ton in paddy. The average maximum ventilation rate in summer was found to be 210108 m3/h, 299717 m3/h and 772458 m3/h in barley, wheat and corn warehouses, respectively. It was determined that the ratio of the maximum ventilation capacity calculated for the summer season to meet the average ventilation requirement was approximately 15% in barley warehouses, approximately 11% in wheat warehouses and approximately 4% in corn warehouses.

According to the results obtained from the heat balance analyzes, it was found that the ventilation systems were insufficient to remove the radiation heat and respiratory heat out of the storage. Generally, excess heat was observed in the silos in both summer and winter seasons. In addition, it has been determined that the radiation heat gain, especially in steel silos, varies depending on the height/width ratio of the structure, and as this ratio approaches 1, the heat increase reaches the maximum value.

As a result, it was determined that the heat load generated by solar radiation in the grain silos remained at a very low level (10-20%) compared to the respiratory temperature of the product, and the main heating problem in the storage structures in the region was not caused by solar radiation but especially by insufficient ventilation. Thermal insulation, which is very important in the planning of agricultural structures, is also important in reducing the heat gain by radiation in grain storages, even if it is a small amount. However, it has been determined that due to the excessive heat load in the silos, in order to minimize the quality and quantitative losses in the products and to keep them in healthy conditions for a longer period of time, only thermal insulation will not be sufficient, and it has been determined that it is inevitable to design silos in sizes and shapes to meet the ventilation needs of the products.