柑橘通风贮藏库温湿度分布测试与模拟优化

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柑橘的收获具有季节性,柑橘收获期间,为了避免同一地区柑橘同时销售而形成的相对聚集,需要应用贮藏库创造适合柑橘保鲜的外界环境,延长柑橘的销售时间。通风贮藏库是一种被广泛采用的低成本柑橘贮藏设施,通风贮藏库内的温湿度环境以及合理的气流场分布对于柑橘的贮藏效果都有很重要的作用。  本文针对贮藏库内温度、湿度和气流场等为研究参数,以柑橘贮藏效果为研究目的,自主设计建造了一种依靠通风窗、进风孔及通风道进行通风和降温,依靠气流加速水份蒸发进行加湿的柑橘通风贮藏库。以通风贮藏库为研究对象,运用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术及多孔介质模型,分析了不同通风方式及有无货物存放等多种情况下通风库内单相流场的分布情况,并对温度因素进行模拟值与试验值的对比分析,证明库内环境条件适合柑橘贮藏的同时验证CFD分析的可靠性。最后针对设计所存在的不足提出贮藏库优化方案,并对优化方案内流场气流分布进行数值模拟分析以判断气流分布均匀性,从而判断优化方案的可行性。具体研究内容主要包括:  (1)通过远程监控温湿度测试系统对当地样库温湿度数据进行采集,在两种不同的外界环境条件下,通过地面、同一水平方向及同一竖直方向传感器所测温湿度数值的对比分析得出贮藏库内温湿度的分布规律,同时通过库内地面、库顶、南墙及内部四个区域的温湿度对比分析得出库内各区域的温湿度分布情况。  (2)建立了通风库及通风库内设置多孔介质域的CFD模型,对自然通风条件下库内及柑橘存放区的气流组织进行了数值模拟,分析了库内温度场的分布特征及贮藏条件的适宜性,并将数值模拟结果与试验测试结果进行对比,验证模拟的可靠性。  (3)对通风库的结构进行优化,并将优化前与优化后的通风库内流场分布进行对比,分析得出优化结果。  通过研究得出以下结论:  (1)在两种不同的外界环境条件下,贮藏库内温度均由东墙处向西墙处逐渐降低,湿度逐渐升高;由地面向库顶温度逐渐升高,湿度降低且库内各区域温度由高到低为库顶、内部、地面、南墙排列的规律,湿度随之呈由低到高的变化。  (2)通过温度场的三维稳态分析及三维非稳态分析得到了通风库内的温度、流速的分布情况以及一个小时内库内温度的变化情况,并通过两种环境条件下的温度场分析证明了库内温度能够保持在柑橘贮藏适宜温度。之后通过各试验点温度模拟值与实测值的对比分析证明了CFD模拟的可靠性,对比结果误差较小且整体温度变化趋势基本一致。  (3)将优化前后同一截面的速度与温度值进行对比研究,通过对比得出优化后的库在通风降温方面都比优化前有所提高,证明了结构优化方式是合理的。
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