可移动式双温区压差预冷装置设计与实验研究

发布时间：2017-08-10 03:01

  本文关键词：可移动式双温区压差预冷装置设计与实验研究

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【摘要】：果蔬采摘之后要在短时间内进行冷却已经在国际冷链保鲜领域达成共识,在冷链流通中也起着非常重要的作用。压差预冷装置预冷时间短、费用低、操作灵活且适用范围广,特别适合我国现阶段冷链物流发展。然而通常预冷设备移动性较差,且只能预冷一种果蔬,严重影响了某些果蔬的品质,为满足实际生产的需求,本课题研制出一种移动灵活的压差预冷装置,可以同时预冷两种不同冷藏温度的果蔬。本文对可移动式双温区果蔬压差预冷装置进行了设计选型,包括箱体的材料、尺寸,以及制冷系统主要设备和辅助设备的型号配置,本次设计制冷工质选用非共沸混合工质R404A。同时,对箱装西兰花的压差预冷过程建立数学物理模型,利用ANSYS软件对不同开孔形状的包装箱进行模拟,通过分析包装箱内气流的速度场与温度场,得出最佳的开孔形状,从而提高预冷效率。最后,通过实验仪器对箱装西兰花在不同开孔形状下的预冷效果进行测试,并将实验结果与模拟计算结果进行对比。通过对模拟云图以及实验结果进行总结分析,得到以下结论：(1)三种开孔形式下的温度场分布差别不是很大,椭圆形开孔的预冷效果最好,降温最快,键槽形开孔的预冷效果最差,降温最慢。进一步观察还发现：距离进风口最近的西兰花降温最快,西兰花表面温度出现骤降,出风口附近的西兰花降温最慢,且摆放在中间层的西兰花降温最快。(2)比较西兰花在不同预冷时刻下的云图可知,预冷过程即将结束时大部分西兰花温度显然已经降至273～274K。西兰花最适宜的冷藏温度是273K～276K,可以看出在设定的时间内西兰花已经成功被降低到目标温度。(3)实验结果显示,椭圆形开孔的包装箱预冷效果最好,其次是圆形；而且,随着预冷过程的进行,西兰花中心温度下降速度趋于缓慢,这是由于传热温差逐渐减小,预冷效率降低引起的;还有因为重力的影响和孔隙率的变化,使得底层的误差最大,顶层的误差最小。(4)通过对实验数据与模拟结果进行比较,可以证明模拟结果与实验结果大致是吻合的,最大误差为0.3K,在允许的范围内,验证了理论模拟的真实性,同时证实了有限元分析方法在建立模型过程中的可靠性。
【关键词】：移动式 双温区 压差预冷 数学模型 温度场 实验
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS255.35
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 压差预冷的简介11-13
• 1.2.1 压差预冷的原理及组成11
• 1.2.2 几种压差预冷方式及特点11-12
• 1.2.3 几种常用预冷方式对比12-13
• 1.3 压差预冷在国内外的研究现状13-16
• 1.4 课题来源、研究意义及其内容16-18
• 2 可移动式双温区果蔬压差预冷装置的设计18-27
• 2.1 箱体设计背景及内容18
• 2.2 箱体部分的设计18-20
• 2.2.1 箱体尺寸的设定18-19
• 2.2.2 箱体材料的选择19-20
• 2.2.3 货物的摆放及包装箱的形式20
• 2.3 箱体围护结构传热系数的计算20-22
• 2.4 箱体热负荷的计算22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 可移动式双温区压差预冷装置制冷设备选型27-33
• 3.1 选型计算依据27
• 3.2 制冷压缩机选型计算27-28
• 3.2.1 参数的确定27-28
• 3.2.2 制冷压缩机选型28
• 3.3 冷风机的选型计算28-29
• 3.4 冷凝器的选型计算29
• 3.5 节流设备的选型计算29-30
• 3.6 辅助设备的选型计算30-31
• 3.6.1 高压贮液器的选型30
• 3.6.2 干燥过滤器的选择30
• 3.6.3 油分器的选型30-31
• 3.7 安全保护措施31-32
• 3.7.1 气液分离器的选型(防止液击)31
• 3.7.2 压力保护31-32
• 3.7.3 温度保护32
• 3.8 安装注意事项32
• 3.9 本章小节32-33
• 4 西兰花压差预冷包装箱内气流温度场模拟分析33-46
• 4.1 CFD软件介绍33
• 4.2 计算流体动力学的步骤33-35
• 4.3 包装箱几何物理模型的建立35
• 4.4 数学模型的建立35-40
• 4.4.1 箱体内流体流动与换热模型的建立与分析35-36
• 4.4.2 西兰花单体传热数学模型的建立36-38
• 4.4.3 西兰花箱中单体所在单元内热平衡模型38-40
• 4.5 边界条件的设置40
• 4.6 网格的划分40-41
• 4.7 包装箱不同开孔形式的优化41-45
• 4.8 本章小节45-46
• 5 西兰花压差预冷实验研究46-52
• 5.1 系统组成46-47
• 5.1.1 制冷系统46
• 5.1.2 测量系统46
• 5.1.3 控制系统46-47
• 5.2 实验材料及装置47
• 5.2.1 实验材料47
• 5.2.2 实验仪器47
• 5.3 实验方法47-48
• 5.4 实验结果分析48-50
• 5.5 实验结果与理论计算对比分析50-51
• 5.6 本章小结51-52
• 结论52-54
• 参考文献54-57
• 致谢57

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本文编号：648507