季节性利用绿能产地贮藏装备的性能研究

发布时间：2020-09-21 14:23

　　 目前,人们对生活质量尤其是食品质量的要求越来越高,同时又面临着果蔬保质贮藏的冷链设施都是高能耗的问题,由于世界范围内的能源紧缺和现代化冷链设施建造和运行维护成本较高,造成现实状况与人们高品质生活要求不平衡的问题。通风贮藏库是一种低成本、低能耗、高效益的果蔬产地贮藏设施,是我国当前阶段对现代化冷链设施紧缺的理想补充。但传统贮藏通风库的现代化技术应用比较少,设施标准低,配套设备不足,满足不了果蔬贮藏对贮藏环境稳定和精准的要求,通风贮藏库内的温度和湿度环境,以及合理稳定的气流流场分布,对于贮藏库内货物的贮藏效果有着直接的影响。本文针对通风库内气流流场的合理性和稳定性为研究内容,优化设计了一套通风和货物堆码方案。以一栋半地下通风贮藏库为研究对象,在调查的基础上建立了合理的三维几何模型和合适网格数量的网格模型,在假设条件的基础上,运用计算流体力学技术,分别模拟分析了几种情况下通风库内单项流场的速度迹线分布和速度等值线云图分布情况,并对数据进行了可视化处理分析和相同案例的对比验证,包括:(1)进行了直接强制送风、风道弯管导流送风和纵向多孔双向送风三种方式下的气流组织模拟,不同送风方式下在库内中心的大回流区域内气流流场比较稳定匀速,具有“中间小,四周大”的一致的特点,但在近壁面区域,随不同送风方式的区别,速度梯度的大小和气流的紊乱程度有明显区别,加装弯管导流和多孔双向送风管后,导致贴壁回流和气流涡旋现象比较明显。从速度场稳定性的角度,对于该类型通风库,建议的送风方式为直接强制送风。(2)在直接强制送风方式的基础上模拟了送风速度分别为2m/s、3m/s、4m/s、5m/s时的气流组织的分布情况,伴随着送风速度的增加,库内气流的涡旋区域面积逐渐增大,且通风库区域内平均速度增大,当送风速度增长到5m/s时,风速大于0.5m/s的区域占据了整体容积约3/4,对于果蔬冷藏库来说该区域越大适合存放货物的区域就越小。根据设计规范要求,对于该类型通风库,建议选择2m/s的送风速度进行送风,并在中心区域的1.92×1.52×1.87m范围内适合货物的放置。(3)进行直接强制送风且送风速度为2m/s的条件下集中一堆、纵向两堆和横向两堆三种堆码形式下的气流组织模拟,两种分堆的堆码形式比集中一堆的堆码形式具有更好的流通性,三中堆码方式下的货物表面速度梯度差值分别为0.62m/s、0.47m/s和0.37m/s,并且分堆平行两堆堆码形式的涡旋现象更少,对于该类型通风库,建议在货物放置有效区域内选择平行两堆的货物堆码形式布置。本文针对我国北方地区特殊的环境条件,传统的自然通风库的调节方式主要是管理者根据自身的种植经验,以人工手动调节的方式对通风库内的温湿度和气体通风参数进行控制,根据管理者经验的不同,存在一定的控制差异,这种人为控制的方法存在条件处理不及时、过程反应时间长、人工需求成本高等问题。本文以通风库内良好贮藏环境对温度和湿度控制方面为设计要求,基于传统通风库的库体结构,利用PLC技术、触显屏可视化技术、物联网(IoT)的交互技术,建立以温度控制为主湿度控制为辅的综合控制模式,实现自动加湿/去湿、自动换气、自动降温三大功能以及自动和手动两种工作模式,不仅能够实现贮藏环境因子的实时精准控制,而且通过在地和远程两种可视化控制模式相结合的方式,有效降低了相关通风库管理者的操作难度。系统下位机进行周期内实时刷新并采集通风库和外界环境的相关设置参数,由判断条件控制自动的执行相应机构的规定动作。上位机监控模块对上传的数据进行实时更新、显示,并且可以对控制参数和执行机构状态进行更改和设定。通过对系统的安装和测试,表明了本套系统的有效性和实用性。急控制效果以及自动控制模式下温度稳定性和湿度稳定性的测试实验,本控制系统可以有效提高通风库贮藏条件管理的效率,降低管理人员的可操作条件,保持合理稳定的贮藏环境,对延长果蔬保鲜期、提高果蔬的经济价值、推动果蔬保鲜的产业化发展,具有重要的理论和实践意义。
【学位单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS255.3
【部分图文】：

第一章 绪 论第一章 绪 论1 我国果蔬贮藏产业研究背景及意义能源是国家经济发展和社会进步的基础，是人类文明存续的动力源。随经济的发展，世界范围内能源和原物料的紧缺已经是不可回避的现实问题，而对于我国，在国家和社会各方面政策的要求和实施下我国的能源结构有了很大改善，一次和其他能源所占比例逐年提高，但截至 2017 年原煤仍占我国一次能源的 69.6%且根据现阶段煤炭的生产状况和改善大气环境的要求，煤炭开采和消耗量不会再。但统计资料预计，世界的人口数量未来十年内将达到 83 亿多，将会造成更大源需要缺口,到 2030 年的全球能源需求预计将比 2011 年增长 36％[2]。除非一种且具有足够使用的可利用能源被应用或能源效率得到改善，否则随全球的经济体续增大，仅为维持经济的发展，能源需求就必然会以更快的速度增长。

图 1-2 我国果蔬行业发展情况Figure 1-2 Development of Fruit and vegetable industry in China表 1-1 2009～2014 年我国主要易腐食品总产量（单位：万 t）able 1-1 Total output of main perishable foods in China from 2009 to 2014 (10000 tonne) 水果 蔬菜 肉类 水产品 蛋类 乳制 20395.51 61823.81 7649.75 5116.4 2742.47 367 21401.41 65099.41 7925.83 5373 2762.74 374 22768.18 67929.67 7965.1 5603.21 2811.42 381 24056.84 70883.06 8387.24 5907.68 2861.17 387 25093.04 73511.99 8535.02 6172 2876.06 364 26142.24 26142.24 8706.74 6461.5 2893.89 372

第一章 绪 论短，物流半径偏小，综合冷链流通率仅为 19%，核心问题是采后产差，同发达国家相比，尚有较大差距（图 1-3）。人们更加重视对病虫害的防治,却忽视了产地及产-运-销过程的基础设施建设，粗理不当，在到达销售环境过程中，我国果蔬的损耗率约占总产量品每年的损耗量达 3 亿吨以上，直接经济损失达到 6800 多亿元人开发果蔬采后贮藏保质技术的实际研究和应用已势在必行。

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本文编号：2823599