药品冷库温度场的模拟及设计优化

发布时间：2017-11-06 22:38

  本文关键词：药品冷库温度场的模拟及设计优化

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【摘要】：随着经济和社会的发展,人们对医药生物制品的需求量越来越大。伴随着这一产业蓬勃发展的是保证医药生物制品在储运过程中质量安全的医药冷链行业。近年来,中国冷链行业的发展可谓突飞猛进。医药产业已经成为推动贵州省经济发展的一大支柱产业,这也有力推动了冷链行业在该省的发展。医药冷库是储存医药生物制品的场所,在冷链物流中是非常重要的一个环节。目前,冷库的数量有了很大的增加,但关于冷库的运行情况缺乏调查数据和研究工作的支撑,在冷库的结构优化设计和节能减排方面也还有很大的提升空间。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是将数值计算方法和数据可视化技术有机结合起来的一种新兴技术手段,主要用于对流动、传热等相关物理现象进行建模分析,它克服了人工数值计算和实际测量难度大、精度不高等缺点从而在工程上被广泛地应用。本文研究的目的在于,利用计算流体力学软件Fluent模拟分析药品冷库在不同运行条件下冷库内温度场的分布情况,找出满足医药生物制品储存条件的冷库优化设计方案,对医药冷库的建设具有一定的指导和借鉴意义。研究的内容和结论如下:一、对于实际尺寸为4×3×2.5m(长×宽×高)的冷库在风机直吹制冷方式下采用不同风速时温度分布进行数值模拟,采用的数值模拟方法为工程上广泛使用的SIMPLE算法及标准的k-ε两方程模型。通过对所得的数值模拟结果进行试验验证,讨论和分析所采用数值模拟方法的合理性。研究发现数值模拟结果与实测结果的变化规律趋于一致。经模拟结果和试验验证得出该冷库出风速度宜选择4m/s的大小。二、优化冷库的出风方式,使其由原来的风机直吹形式变为排气孔出风方式。模拟此时冷库库内温度的分布情况,得出模拟结果。然后计算冷库中具有代表性四个截面上的温度平均值及其方差,与采用风机直吹时相对应的值进行对比,发现冷库在排气孔出风方式下,由于冷库内气体流通方式得以优化,因而冷库内具有更为理想的温度分布。所以建议冷库的出风方式采用该种形式,以实现冷库的结构优化设计。三、模拟不同货物堆码方式对目标冷库内温度场分布的影响,找出合理的货物堆码方式。本文设计的货物堆码方式在三维直角坐标下可以表示为以下三种形式:1)货物沿着X轴方向;2)货物沿着Z轴方向;3)货物沿着Z轴方向并采用10cm厚的垫仓板,其特点是用垫仓板将货物抬高10cm,使底部空气能够得以流通。通过对模拟结果的比较和分析,发现在第三种堆码方式下,由于在冷库内不会形成旋涡气流,从而可以实现更理想的温度场,在满足医药生物制品储存条件的同时达到了货物合理堆放的目标。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R95
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本文编号：1149714