气调运输用超声波加湿装置优化及湿度调节特性研究

发布时间：2017-09-24 17:39

  本文关键词：气调运输用超声波加湿装置优化及湿度调节特性研究

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【摘要】：气调保鲜技术是一项先进、高效的果蔬保鲜技术,气调保鲜通过改变贮藏环境中的温度、氧气浓度、二氧化碳浓度与相对湿度等参数,从而达到抑制果蔬呼吸作用,延长果蔬保鲜周期的效果。提供适宜的果蔬贮藏环境是果蔬气调保鲜技术的关键,相对湿度是果蔬贮藏环境中的一个重要参数,对果蔬保鲜品质的影响很大,湿度控制的好坏直接影响到果蔬的贮藏品质。本文根据果蔬气调保鲜环境的特点,选定了超声波加湿装置作为研究对象。为提高加湿过程厢内湿度均匀性,设计了管道式超声波加湿装置,并建立管道式加湿装置数学模型,包括加湿装置总雾化量计算模型,管道阻力计算模型,液滴蒸发扩散计算模型,通过数学模型来预测装置的加湿效果,及对加湿装置的进一步改进提供理论参考。结合以往学者的研究成果,对气调保鲜厢体的流场进行了理论分析,包括厢体流场的基本控制方程、多孔介质模型、组分传输模型、浮升力模型、湿度调节模型的分析。通过Pro/E三维制图软件建立气调保鲜运输厢体三维物理模型,利用ICEM CFD网格划分软件生成非结构化网格,导入Fluent流体分析软件,进行湿度场仿真分析,得到保鲜运输厢体内纵截面、横截面和货物表面的相对湿度云图。运用所建立的模型,研究不同的管径、开孔数、回风道风速对货物表面湿度均匀性的影响,对比分析了管道式加湿装置与原导向板式加湿装置的湿度场分布。搭建了气调保鲜运输管道式超声波加湿装置加湿试验平台,以加湿速率、加湿均匀性和加湿超调量作为评价指标,进行了水雾输运管直径、回风道风速、水雾输运管开孔数、水雾输运风机电压的单因素试验。研究不同装置参数对管道式加湿装置工作特性的影响规律,并进行加湿均匀性正交优化试验和对比试验,得到管道式加湿装置的最佳结构参数。在果蔬保鲜贮藏中,霉菌是果蔬腐烂变质的重要影响因素之一,而臭氧对霉菌具有很好的杀灭效果。在超声波加湿水箱中通入臭氧,除了可以给水箱中的水杀菌消毒及改善水质之外,随水雾弥散到厢体内的臭氧可以杀灭保鲜环境的霉菌,提高果蔬贮藏品质。通过试验研究了臭氧杀毒装置工作时水箱水臭氧浓度变化规律、保鲜运输厢体臭氧浓度变化规律、不同臭氧出口形式对臭氧变化规律的影响、不同水温对臭氧变化规律的影响、臭氧对保鲜运输厢体氧气浓度的影响,该研究可为果蔬气调消毒杀菌装置的设计提供理论依据,确定装置的最佳结构参数及工作时间的控制,保证杀菌效果的同时降低运行能耗。
【关键词】：保鲜运输 湿度控制 数值模拟 管道 臭氧
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.336.4;S609
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 1 前言12-19
• 1.1 研究背景及目的意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究目的和意义13-14
• 1.2 国内外气调保鲜运输加湿技术的研究现状与发展趋势14-16
• 1.2.1 国内研究现状分析14-15
• 1.2.2 国外研究现状分析15-16
• 1.3 本文的主要研究内容与技术路线16-18
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 气调保鲜运输湿度调节的机理研究19-31
• 2.1 管道式加湿装置结构与工作原理19-22
• 2.1.1 加湿方式的确定19
• 2.1.2 管道布局设计19-20
• 2.1.3 水箱结构设计20-21
• 2.1.4 管道式加湿装置工作原理21-22
• 2.2 管道式加湿装置加湿数学模型22-25
• 2.2.1 加湿装置总雾化量计算模型22-23
• 2.2.2 管道阻力计算模型23-24
• 2.2.3 液滴蒸发扩散数学模型24-25
• 2.3 保鲜运输厢体内环境湿度调节CFD建模分析25-29
• 2.3.1 厢体流场控制方程25-26
• 2.3.2 多孔介质模型26-27
• 2.3.3 组分传输模型27-28
• 2.3.4 浮升力模型28
• 2.3.5 湿度调节模型28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 管道式加湿装置加湿数值模拟31-44
• 3.1 保鲜运输厢体物理模型31-32
• 3.2 网格划分32
• 3.3 模型的求解与设置步骤32-35
• 3.3.1 模型参数的计算与分析32-33
• 3.3.2 求解步骤33-35
• 3.4 模拟结果分析与试验验证35-39
• 3.4.1 厢体纵截面相对湿度分布35
• 3.4.2 厢体横截面相对湿度分布35-36
• 3.4.3 货物表面相对湿度分布36-37
• 3.4.4 试验验证37-39
• 3.5 管道式加湿与原有导向板式加湿对比及模型的实际运用39-42
• 3.5.1 管道式加湿与导向板式加湿模拟结果对比39-40
• 3.5.2 模型的实际运用40-42
• 3.6 本章小结42-44
• 4 管道式加湿装置工作特性的试验研究44-54
• 4.1 试验平台的搭建44-45
• 4.2 试验方法与步骤45-47
• 4.2.1 试验材料45-46
• 4.2.2 试验方法与评价指标46-47
• 4.2.3 试验步骤47
• 4.3 单因素试验结果与分析47-50
• 4.3.1 各试验因素对加湿速率影响47-48
• 4.3.2 各试验因素对湿度均匀性的影响48-49
• 4.3.3 各试验因素对加湿过程湿度超调量的影响49-50
• 4.4 加湿均匀性正交优化试验50-53
• 4.4.1 试验方法50-51
• 4.4.2 试验结果与分析51-52
• 4.4.3 对比试验52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 臭氧杀菌装置工作特性的试验研究54-66
• 5.1 臭氧发生器工作特性试验54-56
• 5.1.1 试验目的54
• 5.1.2 试验平台与设备54-55
• 5.1.3 具体试验过程55
• 5.1.4 试验结果分析55-56
• 5.2 保鲜厢体臭氧浓度变化规律试验56-59
• 5.2.1 试验目的56-57
• 5.2.2 试验平台与设备57
• 5.2.3 具体试验过程57
• 5.2.4 试验结果分析57-59
• 5.3 不同臭氧出口形式对臭氧变化规律影响试验59-61
• 5.3.1 试验目的59
• 5.3.2 试验平台与设备59-60
• 5.3.3 具体试验过程60
• 5.3.4 试验结果分析60-61
• 5.4 不同水温对臭氧溶解特性的影响试验61-63
• 5.4.1 试验目的61-62
• 5.4.2 试验平台与设备62
• 5.4.3 具体试验过程62-63
• 5.4.4 试验结果分析63
• 5.5 臭氧发生器工作时对厢体氧气浓度影响试验63-65
• 5.5.1 试验目的63
• 5.5.2 试验平台与设备63-64
• 5.5.3 具体试验过程64
• 5.5.4 试验结果分析64-65
• 5.6 本章小结65-66
• 6 结论与展望66-69
• 6.1 结论分析66-67
• 6.2 讨论67-69
• 6.2.1 不足67
• 6.2.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录A 管道式加湿装置加湿数值模拟UDF73-75
• 附录B 在读硕士期间发表论文和专利75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：912586