果蔬保鲜运输温度调控系统的设计与试验

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随着消费者对食品品质要求的提高,对果蔬冷藏运输的要求也越来越高,特别是利用我国丰富果蔬产品出口创汇,增加农民收入,亟需提高果蔬品质,积极发展果蔬保鲜运输产业。而温度是果蔬保鲜运输最重要的因素,温度每相差10℃,农产品的贮藏保鲜的寿命或质量就相差2~3倍。目前的冷藏运输车厢内温度波动范围大,且厢内温度场分布严重不均匀,最大温差可达15℃之多,对果蔬保鲜运输极为不利。因此稳定可靠地控制果蔬保鲜运输时的保鲜温度和维持均匀的温度场是提高果蔬保鲜运输品质的关键。  本文根据压差原理,设计了一种“差压式”果蔬保鲜运输厢体,并以此为研究平台,对果蔬保鲜运输保鲜环境温度进行了基础性研究。研究内容主要包括对“差压式”的果蔬保鲜运输厢体进行了热负荷分析、为其选择一套合适的制冷装置;用单因素试验方法研究了货物堆栈方式、回风道长度、开孔隔板开孔率、回风道风速、气流导轨对果蔬气调保鲜运输厢内温度场分布的影响;根据将保鲜室内的保鲜环境温度控制在理想的目标范围内、防止气流出口温度过低冻伤果蔬的设计思想,研发了一套基于双测点的温度控制系统。论文主要研究工作及结果如下:  配置果蔬气调保鲜运输车的制冷装置:首先,通过产业矩阵的分析法对现有冷藏运输的制冷方式进行了分析比较,得出机械制冷是果蔬气调保鲜运输用制冷装置的最佳选择。然后,对车厢体热负荷进行分析,得出气调保鲜运输车所需的制冷量1030W,因此选采法国泰康的功率为2匹、型号为FH4524F的压缩机;并针对“差压式”果蔬保鲜运输厢体的结构将蒸发器设计成悬挂式的盘管式蒸发器;在配置的制冷装置中为实现风机的变频节能控制,将冷风机独立于制冷装置由变频器控制。  以“差压式”果蔬保鲜运输厢体为主体,搭建了果蔬保鲜运输厢体温度场分布特性试验平台,研究了堆栈方式、回风道长度、回风道风速、开孔隔板开孔率、气流导轨对气调保鲜运输厢体温度场分布的影响。研究结果表明回风道风速越大,回风道越长,保鲜厢内的温度场均匀性越好;堆栈方式为中间两侧留空时,厢体内温度场均匀性优于中间留空、两侧留空和满载等3种堆栈方式;开孔隔板开孔率对中纵截面温度场均匀性的影响较小,对中横截面温度场影响较大;有气流导轨时的温度场均匀性优于无气流导轨时的。当堆栈方式为中间两侧留空、回风道长度为1.5m、回风道风速为8m/s,开孔隔板开孔率为16.11%、有气流导轨时,气调保鲜室内的温度场较为均匀,并根据此研究结果对果蔬气调保鲜运输厢体结构进行了优化。  设计了一套基于双测点的温度调控系统:该系统以安装在厢体后端的温度传感器为主监测点,将保鲜运输中的环境温度控制在理想的保鲜温度范围内;以安装在厢体前端的温度传感器为辅助监测点,防止气流出口处的温度过低,冻伤厢体前端的果蔬。该温控系统以稳定性好、可靠性高的可编程控制器西门子S7-300为控制器,以触摸屏(HMI)为人机交互界面,以两路温度传感器为温度采集器,通过变频器来控制循环风机的风速。通过STEP7 V5.3来编辑控制程序,以实现温度调控系统的功能;通过WinCC flexible对人机交互界面进行设计,实现显示果蔬品种、保鲜厢内温度的目标值和实际值,添加、修改、删除果蔬品种及控制目标值的功能。最后通过-果蔬保鲜模拟运输实验对此温度调控系统进行了测试,在实验过程中,此系统运行稳定,各机构能实时、准确地工作。该系统解决了果蔬保鲜运输中因温差过大,部分果蔬易被冻伤的问题。
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