寒旱区大型马铃薯贮藏室内温湿度分布的研究与数值模拟

作     者：察苏娜 

作者单位：内蒙古农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：塔娜

授予年度：2022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] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：大型马铃薯贮藏室 温湿度分布 多孔介质 CFD数值模拟 

摘      要：科学贮藏是提升农产品产业链现代化水平的关键环节,通过科学贮藏,既可以调节市场的供求,也可以降低农产品的损失率。马铃薯的科学贮藏可以实现马铃薯长期保鲜、确保质量安全、预防病虫害等。随着科学贮藏被广泛应用,在寒旱区的马铃薯贮藏设施中,大型马铃薯贮藏室成为了重要的组成部分。到目前为止,针对寒旱区贮藏设施相关问题的研究较为广泛,但对大型马铃薯贮藏室内空间温湿度的分布特性、传热规律及传质机理的试验研究和数值模拟的相关研究较少。本文基于我国北方寒旱区的大型马铃薯贮藏室,对贮藏室内温湿度分布情况进行试验研究。分析了贮藏室内沿长度方向的空间不同平面的温湿度分布特性以及沿高度方向的同一平面不同区域的温湿度变化规律,并建立了基于多孔介质理论的马铃薯堆数值模型,利用CFD数值分析软件对贮藏室内的温湿度进行数值分析,并与实测值进行对比,验证模型的准确性。具体研究结果表明:(1)马铃薯贮藏室内的温湿度随外界温湿度变化而变化,但温湿度变化波动较小,且与外界的温湿度变化存在滞后性,这主要是由于墙体具有传热衰减及蓄热作用,不同平面最低温度和最高温度分别出现在7:50-8:10和14:50-15:10。贮藏室内温度分布是沿长度方向逐渐升高,温湿度分布呈负相关关系,两个平面同一位置的温度差为0.10℃-1.00℃,湿度差为0.50%-1.8%。(2)同一平面各不同区域温湿度的变化规律类似,仅在变化幅度上略有差异。底部区域幅度最大,最大温度差和湿度差分别为0.80℃,28.0%;其次,中部区域温湿度曲线波动率比顶部区域更为显著,最大温度差和湿度差分别为0.30℃,5.0%;顶部区域温湿度变化范围最小,最大温度和湿度差分别为0.18℃,4.0%。主要由于马铃薯呼吸增强,产生热量,在马铃薯堆缝隙较小的条件下,热量堆积在底部不易散发,导致室内温度升高。(3)利用CFD模拟方法对贮藏室内温湿度分布进行模拟研究,模拟结果值与实测值误差较小,验证了模型的可行性,该模型在贮藏室内数值模拟中可以准确地表征贮藏室内的温湿度变化特征,为贮藏室内温湿度控制提供了理论依据。