基于Fluent对“罐装冷冻可乐冰箱内爆炸”的研究
发布时间：2021-09-01 18:43
利用Fluent软件的凝固融化模型对可乐结冰的过程进行数值模拟研究,得到了温度场分布、固液比例;据此再借助气体状态方程、亨利定律研究了二氧化碳性能确定了爆炸的主导因素,给出了安全的冷冻时间;并实验予以验证.该研究的结果对罐装可乐的改进提供了意见.
【文章来源】：哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2019,35(03)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
简化后的物理模型1．2Fluent软件设置及数值模拟结果
偕瑁?蚧?缦?P??t(H)=kΔ2T(2)其中:H=h+ΔH(3)h=href+∫TＲEFCpdT(4)ΔH=βL0T＜Tsolidusβ=1T＞T{liquidus其中:ρ为密度;H为任意时刻的焓;h为显热焓;t为凝固时间;ΔH为相变潜热项;L为物质的相变潜热;β为液相率;Cp为定压比热;k为导热系数;T为任意时刻罐内的温度．图1简化后的物理模型1．2Fluent软件设置及数值模拟结果1．2．1网格划分使用Fluent［2］中自带的Gambit建立如图2的四边形单元模型．其中Spacing设为1mm．图2网格的划分1．2．2计算参数的设置设置为二维单精度模型;凝固热为333．146J/g;可乐的熔点和凝固点为－1．1℃，即272．05K;壁面温度均为255．15K．可乐初始温度为283．15K;设置残差值为1×10－6;时间步长为0．1s．1．2．3Fluent模拟结果及分析通过对上述参数的处理，利用Fluent软件［3］可得到不同时间点可乐罐内部温度变化及不同时间点的结冰量，并以10min为时间间隔进行记录，直至完全凝固．见图3～8．图3初始温度10℃，冷冻时间50min的相图图3、5、7分别是初始温度10℃、凝固时间50、120、200min固相液相的比例．从图中可看出凝固是由外层向内层的递推过程．且通过模拟可知，200min已完全凝固．图是凝固态随时间的变化，由图得知结冰分为三个阶段，第一阶段迅速结冰，第二阶段呈先缓慢状态，第三阶段凝固末期结冰速度加快．这与文献相符［4］．·653·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第35卷
渲?Spacing设为1mm．图2网格的划分1．2．2计算参数的设置设置为二维单精度模型;凝固热为333．146J/g;可乐的熔点和凝固点为－1．1℃，即272．05K;壁面温度均为255．15K．可乐初始温度为283．15K;设置残差值为1×10－6;时间步长为0．1s．1．2．3Fluent模拟结果及分析通过对上述参数的处理，利用Fluent软件［3］可得到不同时间点可乐罐内部温度变化及不同时间点的结冰量，并以10min为时间间隔进行记录，直至完全凝固．见图3～8．图3初始温度10℃，冷冻时间50min的相图图3、5、7分别是初始温度10℃、凝固时间50、120、200min固相液相的比例．从图中可看出凝固是由外层向内层的递推过程．且通过模拟可知，200min已完全凝固．图是凝固态随时间的变化，由图得知结冰分为三个阶段，第一阶段迅速结冰，第二阶段呈先缓慢状态，第三阶段凝固末期结冰速度加快．这与文献相符［4］．·653·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第35卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多元时间序列的PM2.5预测方法[J]. 敖希琴,郑阳,虞月芬,汪金婷,李凡. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]从拉乌尔定律和亨利定律看恒沸溶液[J]. 尹学博. 大学化学. 2018(05)
[3]二氧化碳利用新途径的研究进展评述[J]. 王伟建,郑小慧,晁会霞,刘子杰. 钦州学院学报. 2018(05)
[4]罐装可乐安全问题研究[J]. 岳柯宇. 科技与创新. 2017(23)
[5]水滴结冰相变体积膨胀规律[J]. 金敬福,韩丽曼,曹敏,李杨,齐迎春,丛茜. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[6]关于亨利定律表达式中变量表现形式不同的探讨[J]. 吕江平. 辽宁化工. 2014(12)
[7]蓄冷球凝固的FLUENT数值模拟研究[J]. 郭茶秀,熊辉东,魏新利. 低温与特气. 2006(02)
[8]蓄冷球内高温相变材料蓄冷特性的研究[J]. 李晓燕. 节能技术. 2004(03)
[9]材料强度及厚度对铝罐盖耐压强度的影响[J]. 伊藤清文,任继嘉. 铝加工. 1993(01)
本文编号：3377491
【文章来源】：哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2019,35(03)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
简化后的物理模型1．2Fluent软件设置及数值模拟结果
偕瑁?蚧?缦?P??t(H)=kΔ2T(2)其中:H=h+ΔH(3)h=href+∫TＲEFCpdT(4)ΔH=βL0T＜Tsolidusβ=1T＞T{liquidus其中:ρ为密度;H为任意时刻的焓;h为显热焓;t为凝固时间;ΔH为相变潜热项;L为物质的相变潜热;β为液相率;Cp为定压比热;k为导热系数;T为任意时刻罐内的温度．图1简化后的物理模型1．2Fluent软件设置及数值模拟结果1．2．1网格划分使用Fluent［2］中自带的Gambit建立如图2的四边形单元模型．其中Spacing设为1mm．图2网格的划分1．2．2计算参数的设置设置为二维单精度模型;凝固热为333．146J/g;可乐的熔点和凝固点为－1．1℃，即272．05K;壁面温度均为255．15K．可乐初始温度为283．15K;设置残差值为1×10－6;时间步长为0．1s．1．2．3Fluent模拟结果及分析通过对上述参数的处理，利用Fluent软件［3］可得到不同时间点可乐罐内部温度变化及不同时间点的结冰量，并以10min为时间间隔进行记录，直至完全凝固．见图3～8．图3初始温度10℃，冷冻时间50min的相图图3、5、7分别是初始温度10℃、凝固时间50、120、200min固相液相的比例．从图中可看出凝固是由外层向内层的递推过程．且通过模拟可知，200min已完全凝固．图是凝固态随时间的变化，由图得知结冰分为三个阶段，第一阶段迅速结冰，第二阶段呈先缓慢状态，第三阶段凝固末期结冰速度加快．这与文献相符［4］．·653·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第35卷
渲?Spacing设为1mm．图2网格的划分1．2．2计算参数的设置设置为二维单精度模型;凝固热为333．146J/g;可乐的熔点和凝固点为－1．1℃，即272．05K;壁面温度均为255．15K．可乐初始温度为283．15K;设置残差值为1×10－6;时间步长为0．1s．1．2．3Fluent模拟结果及分析通过对上述参数的处理，利用Fluent软件［3］可得到不同时间点可乐罐内部温度变化及不同时间点的结冰量，并以10min为时间间隔进行记录，直至完全凝固．见图3～8．图3初始温度10℃，冷冻时间50min的相图图3、5、7分别是初始温度10℃、凝固时间50、120、200min固相液相的比例．从图中可看出凝固是由外层向内层的递推过程．且通过模拟可知，200min已完全凝固．图是凝固态随时间的变化，由图得知结冰分为三个阶段，第一阶段迅速结冰，第二阶段呈先缓慢状态，第三阶段凝固末期结冰速度加快．这与文献相符［4］．·653·哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第35卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多元时间序列的PM2.5预测方法[J]. 敖希琴,郑阳,虞月芬,汪金婷,李凡. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]从拉乌尔定律和亨利定律看恒沸溶液[J]. 尹学博. 大学化学. 2018(05)
[3]二氧化碳利用新途径的研究进展评述[J]. 王伟建,郑小慧,晁会霞,刘子杰. 钦州学院学报. 2018(05)
[4]罐装可乐安全问题研究[J]. 岳柯宇. 科技与创新. 2017(23)
[5]水滴结冰相变体积膨胀规律[J]. 金敬福,韩丽曼,曹敏,李杨,齐迎春,丛茜. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[6]关于亨利定律表达式中变量表现形式不同的探讨[J]. 吕江平. 辽宁化工. 2014(12)
[7]蓄冷球凝固的FLUENT数值模拟研究[J]. 郭茶秀,熊辉东,魏新利. 低温与特气. 2006(02)
[8]蓄冷球内高温相变材料蓄冷特性的研究[J]. 李晓燕. 节能技术. 2004(03)
[9]材料强度及厚度对铝罐盖耐压强度的影响[J]. 伊藤清文,任继嘉. 铝加工. 1993(01)
本文编号：3377491
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