【摘 要】
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在水产中,如金枪鱼,其具有较高的营养价值,需在冷藏温度为-50℃以下的条件下保鲜,现有配送设备的冷藏温度主要在-18℃以上,难以满足金枪鱼的配送要求。液氮成本低,潜热大,具有丰富的冷能,能够快速将保鲜环境温度降低,而蓄冷技术利用错峰用电降低制冷成本。本课题融合液氮降温与蓄冷技术,研究基于液氮充注的蓄冷配送箱的冷源引入引出机制,优化蓄冷配送箱结构参数,为保障金枪鱼的配送效果提供参考。本文采用理论建模
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在水产中,如金枪鱼,其具有较高的营养价值,需在冷藏温度为-50℃以下的条件下保鲜,现有配送设备的冷藏温度主要在-18℃以上,难以满足金枪鱼的配送要求。液氮成本低,潜热大,具有丰富的冷能,能够快速将保鲜环境温度降低,而蓄冷技术利用错峰用电降低制冷成本。本课题融合液氮降温与蓄冷技术,研究基于液氮充注的蓄冷配送箱的冷源引入引出机制,优化蓄冷配送箱结构参数,为保障金枪鱼的配送效果提供参考。本文采用理论建模和试验研究相结合的方式,对蓄冷配送箱进行了研究。根据国内外相关研究的文献,进行了箱体传热理论计算,建立数学模型;搭建了蓄冷配送箱试验平台,研究了不同冷源引入参数和冷源引出参数对箱体保温性能的影响;最后,搭建了模拟流通环境试验平台,研究了不同外界参数对蓄冷配送箱保温性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)为了探索箱体在蓄冷过程和释冷过程中内部环境温度随时间的变化关系,结合箱体传热特性、液氮传热特性和蓄冷板传热特性进行分析,通过有限差分法,建立了箱体蓄冷过程和释冷过程的传热数学模型。结果表明:蓄冷过程计算结束时箱体内部环境温度为-155℃,释冷过程计算结束时箱体内部环境温度为-57℃。为了验证建立的模型的准确性,将预测值与试验值进行比较,其二者的结果较为吻合,平均误差E为12.04%,均方根误差ERMSE为18.43%。(2)为了掌握不同冷源引入参数对箱体蓄冷过程的影响,搭建了蓄冷配送箱试验平台,采用二次回归正交试验方法研究了不同液氮充注量、传热面积和蓄冷板装载量对蓄冷配送箱的冷源引入的影响。结果表明:当液氮充注量和传热面积增大时,箱体内部的降温速度会增大,即选择14 kg液氮充注量和0.12 m~2的传热面积时,可取得较优的降温速度;当传热面积和蓄冷板装载量增大或液氮充注量减小时,箱体的蓄冷效率会提高,即选择6 kg液氮充注量、0.12 m~2的传热面积和70%的蓄冷板装载量时,可取得较好的蓄冷效率。(3)为了掌握不同冷源引出参数对箱体释冷过程的影响,利用蓄冷配送箱试验平台,通过二次回归正交试验方法研究了不同传热面积、调节板开孔率和蓄冷剂质量对蓄冷配送箱冷源引出的影响。结果表明:当蓄冷剂质量增大时,箱体内部环境升温速度会增大,即选择蓄冷剂质量为0.65 kg时,可取得较小的升温速度,延长箱体的有效保温时长;随着蓄冷剂质量的增大,箱体内部环境温度场标准差呈先减小后增大的趋势,即选择1.96 kg蓄冷剂质量时,可取得较好的温度场均匀性。(4)为了探索不同外界参数对蓄冷配送箱保温性能的影响,搭建了模拟流通环境试验平台,采用单因素试验方法,研究了不同振动频率、外界温度和风速对蓄冷配送箱保温性能的影响。结果表明:当风速增大时,箱体内部环境的升温速度也会增大,而当风速为20 m/s时,箱体内部的温度场均匀性较好,其绝对均匀度为0.21;当外界温度减小时,箱体内部环境的升温速度会减小,即选择外界温度为15℃时,可取得较小的升温速度,而当外界温度为20℃时,箱体内部的温度场均匀性较优,其绝对均匀度为0.29;当振动频率为30 Hz时,箱体内部环境的升温速度较大,而当振动频率为10Hz时,箱体内部的温度场均匀性较好,其绝对均匀度为0.36。
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