冷风机风速及其运行模式对苹果冷藏环境的影响研究

作     者：张灿 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：南晓红

授予年度：2021年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：冷藏间 冷风机 风速 运行模式 UDF程序 

摘      要：冷风机不合理的运行参数及运行模式会对果蔬冷藏库内温度场与速度场产生影响,进而影响货物的冷藏品质。本文以西安市某50t苹果冷藏间作为研究对象,通过数值模拟研究冷风机风速及其运行模式对苹果冷藏环境的影响,给出冷风机合理的运行方案,该研究旨在改变冷风机不合理的运行现状,改善苹果的冷藏环境,为实际冷库运行管理的优化提供参考。主要的研究工作如下:(1)采用k-ε紊流模型并结合计算流体力学软件研究冷风机不同风速对冷藏间室内温度场、速度场的影响,并计算进货阶段不同批次货物的平均温度,定量研究不同批次货物的温度变化。结果表明,冷风机风速降低可使原储藏货物的平均温度升高,使新入库货物的冷却降温速率降低,当新入库货物的温度达到稳定状态时,该货物区域的平均温度随着冷风机风速的降低而升高。针对本文所研究的冷藏间,并结合苹果的冷藏温度要求,当冷风机的风速由实际风速8.0m/s降至7.5m/s时,原储藏货物的平均温度升高0.2%,且货物的温度波动不超过±0.5K,新进货物的温度分布为271.4K-274.2K,符合苹果在冷藏间内的冷藏温度要求,当冷风机风速降至7.0m/s、6.5m/s时,部分新入库货物的温度只能冷却至275.0K、275.4K,不适合苹果的冷藏。(2)对冷藏间储藏阶段货物区的温度场进行模拟,得到冷风机使用分季节手动控制间歇运行模式时货物的温度分布规律,并引入温度评价指标(TEI)对货物区的温度变化进行定量分析。结果表明,冷风机采用手动控制间歇运行模式时,货物区在冷风机开机与停机时段的温度波动均小于±0.5K,货物区整体的温度分布范围为271.8K-273.4K,冷风机停机后TEI稳定在66.7%,冷风机停机时段货物区底部温度波动较大,会对苹果储藏产生不利影响,建议提高货物的垫板高度。(3)通过编写与冷风机自动控制模式相关的用户自定义函数(UDF),分别依据满库冷藏间在冷风机停机过程中和手动控制间歇运行模式下货物上部温度探头的数值变化,确定了不同的冷风机启停温度。研究结果表明,依据冷风机手动控制间歇运行模式设置启停温度为275.38K/272.82K,冷风机的开停机时间分别为2.75h、3.2h,该启停温度既能保证货物区的温度分布与动态变化满足苹果的冷藏要求,又保证了冷风机的启停频率在合理范围内。与手动控制模式相比,货物区的温度分布为272.0K-273.4K,在冷风机开停机时段的温度波动均小于±0.2K,温度控制精度更高,稳定性更好。