低压冷却储藏设备性能研究

发布时间：2017-05-10 09:21

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【摘要】：食品冷链系统是以创造并维持果蔬等易腐生鲜农产品所需的最佳低温环境为核心要求的食品供应链系统,对冷链的各环节所需技术以及设备稳定性的要求较高。预冷是冷链系统的首要环节,在果蔬的多种预冷方式中,真空预冷的冷却速率快、冷却温度的均匀性好而且整个预冷过程清洁卫生。冷藏是冷链系统的另一个重要环节,减压贮藏技术在理论和技术上的先进性决定了其在果蔬保鲜方面比传统冷藏和气调贮藏有极其明显的优势。干燥是果蔬保鲜的另一特殊方式,冰温真空干燥技术能够很好的保存物料的原有风味,最大程度保留物料内部原有的营养成分。目前,国内外学者对以上技术的研究大多是对以上技术实际效果的研究,而很少对其进行理论研究以及设备研究。本文首先从水的沸点和汽化潜热与压力的关系入手,分别对真空预冷、减压贮藏和冰温真空干燥技术进行了理论分析,重点分析了果蔬减压贮藏的原理和优势,并提出了对果蔬减压贮藏失水的控制方法。对设备低压下的传热进行了理论分析,推导出了气体低压下的传热公式,以及设备低压下的辐射换热公式,并且通过实验数据加以验证,可为设备的研究做理论指导。运用分子运动理论对气体低压下的传热进行理论分析发现:在低真空下气体传热系数与压力无关,而在高真空下气体传热系数与压力成正比。根据理论分析,本文研究了一台低压冷却储藏实验装置,该装置可进行果蔬真空预冷、减压贮藏和冰温真空干燥试验,文中详细介绍了对设备真空舱、真空系统、加湿与换气系统、制冷系统、控制系统的研究,以及设备关键部件的研究与计算分析。对本文所研究的低压冷却储藏实验装置真空舱外换热管的换热进行了数值模拟,发现换热管的进出口温差随着热流密度和换热管圈数的增加而增加,只有换热管为2圈时进出口温差才能控制在0.5℃以内;换热管的管间距对换热管的平均换热系数影响很小,但是当流速较高时影响会加大,管间距越小,平均换热系数也会变大。对真空舱在不同热负荷条件下的辐射换热进行了数值模拟,发现舱内货物通过热辐射对壁面产生的热流密度沿着舱体长度方向的变化趋势都是先上升后下降,在壁面的中间位置会出现热流密度的峰值。此外,热负荷越大,热流密度的峰值越明显,热流密度沿长度方向的变化趋势也越明显。对低压下传热特性进行实验研究,发现在实验条件下,当实验容器内部压力高于45.3Pa时,压力对换热系数的影响很小,该压力区域内换热系数与压力无关,气体传热起主导作用;当实验容器内部压力低于45.3Pa时,换热系数的实验值随着压力的下降急剧下降,气体由连续型传热向自由分子型传热过度,气体传热能力随着压力的降低而降低;而当实验容器内部压力低于0.17Pa时,换热系数的实验值降到与冷板辐射换热理论值相等后,不再随着压力的降低而降低,该压力区域内气体传热消失,只剩下冷板辐射换热,冷板的辐射换热起主导作用;通过实验数据验证了以上理论推导分析的正确性。
【关键词】：真空预冷 减压贮藏 冰温真空干燥 低压换热 气体传热 辐射换热
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB658
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.2 课题国内外研究现状12-20
• 1.2.1 真空预冷研究现状12-14
• 1.2.2 减压贮藏研究现状14-18
• 1.2.3 冰温真空干燥研究现状18-20
• 1.3 本课题研究内容20-22
• 第二章 真空预冷、减压贮藏与冰温真空干燥理论分析22-37
• 2.1 水的沸点和汽化潜热与压力的关系22-23
• 2.2 果蔬真空预冷原理23
• 2.3 果蔬减压贮藏23-26
• 2.3.1 果蔬减压贮藏原理及优势23-25
• 2.3.2 果蔬减压贮藏的失水控制25-26
• 2.4 果蔬冰温真空干燥原理26-27
• 2.5 低压下的传热理论分析27-37
• 2.5.1 气体低压下的传热27-32
• 2.5.2 设备低压下的辐射传热32-37
• 第三章 低压冷却储藏实验装置研究37-57
• 3.1 装置的整体要求37-39
• 3.1.1 装置功能37
• 3.1.2 装置参数37
• 3.1.3 总体方案37-39
• 3.1.4 运行工况39
• 3.2 真空舱舱体39-40
• 3.3 真空系统40-42
• 3.4 加湿与换气系统42-43
• 3.5 制冷系统43-51
• 3.5.1 真空预冷冷负荷43-44
• 3.5.2 减压贮藏冷负荷44
• 3.5.3 制冷机组44-46
• 3.5.3.1 大负荷制冷机组44-45
• 3.5.3.2 小负荷制冷机组45-46
• 3.5.4 捕水器46-48
• 3.5.5 真空舱换热器48-51
• 3.6 冰温真空干燥附加装置51
• 3.7 其他附件51-52
• 3.7.1 电极引入结构51-52
• 3.7.2 真空规管接头52
• 3.8 控制系统52-57
• 第四章 换热器低压下换热理论模拟与实验研究57-70
• 4.1 导热与对流换热57-64
• 4.1.1 换热器导热与对流过程理论分析57-58
• 4.1.2 换热管内单相换热数值模拟58-64
• 4.2 真空舱辐射换热数值模拟64-67
• 4.3 低压下传热特性实验研究67-70
• 4.3.1 实验装置与实验方法67-68
• 4.3.2 实验结果与分析68-70
• 第五章 结论及展望70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-77
• 发表论文及参加科研情况说明77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王莉,张平,王世军;果蔬减压保鲜理论与技术研究进展[J];保鲜与加工;2001年05期

2 贺素艳,李云飞;果蔬真空预冷过程中热质传递的理论分析[J];真空与低温;2003年01期

3 常燕平,胡振华,王如福;减压贮藏条件下梨枣某些生理生化指标的变化[J];植物生理学通讯;2002年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林河通;龙眼果实采后果皮褐变机理和采后处理技术研究[D];浙江大学;2003年

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本文编号：354445