相变蓄冷技术在食品冷链中的应用与进展

相变蓄冷技术在食品冷链领域应用中有着广泛的前景。本文综述了相变冷藏技术在食品冷链的近期发展现状,介绍了相变蓄冷技术应用于蓄冷板冷藏库、蓄冷板冷藏车、冷藏保温箱等冷链不同领域的研究进展。本文也呈现了使用计算应用流体动力学(CFD)数值模拟软件ANSYS描述蓄冷板和蓄冷板冷藏车蓄冷过程的温度分布。结果表明,当进口温度不变,蓄冷量随换热流体流速的增加而增加。相变蓄冷技术的应用,在冷藏运输设备领域有巨大的发展前景。根据国内外相变蓄冷技术的研究情况,本文提出了相变蓄冷技术需要解决的问题,为今后进一步研究提供了一定的参考依据。     

蓄冷板释冷过程的数值模拟和实验研究

对蓄冷板内共晶液的热力学特性进行了分析,并且建立了蓄冷板释冷的数学模型。通过数值模拟的方法,模拟了NaCl蓄冷板在初始温度为-30℃,环境温度为-10℃、0℃和10℃三种不同温度条件下的释冷过程,并且通过相关的实验研究,对模拟结果的准确性进行了验证。通过研究得到了蓄冷板在不同条件下的释冷过程及特点。研究结果表明:在NaCl蓄冷板的释冷过程中,当其所处的环境温度高于-21.2℃,即其共晶温度时,外界环境温度会对冷板内共晶冰开始发生相变的时刻产生较大影响;外界环境温度越高,蓄冷板内共晶冰开始融化到完全融化所需要的时间越短。计算结果与实验结果吻合良好,两者之间的平均偏差小于0.5℃,说明数学模型及计算方法的可靠性。     

分体式冷板冷藏车设计及温度场分析

目的 研究冷板冷藏汽车各关键参数的确定方法,以及冷板布置情况对保冷效果的影响。方法 设计一种分体式冷板冷藏汽车,并确定车厢结构、充冷方式、冷板尺寸及制冷机组功率。利用有限体积法分析比较预冷阶段不同冷板布置形式对车厢内温度场的影响。结果 经过预冷30 min后,采用顶置加侧置冷板的方式时车厢中心位置温度为2.9 ℃,采用顶置冷板方式时车厢中心温度为10.1 ℃。结论 采用分体式充冷方式提高了整车质量的利用系数,且各参数确定方法及温度场分析方法可为冷板冷藏汽车的设计提供一定依据。     

蓄冷技术在食品冷链物流中的研究进展

目的 研究蓄冷技术在食品冷链物流中的应用进展, 提出仍需解决的问题。方法 综述了蓄冷技术应用于蓄冷板冷藏车、 蓄冷型保温运输箱、 控温包装、 低温仓储冷库等领域的研究进展, 同时对食品冷链用蓄冷剂的相变温度、 相变潜热、 用量等相关参数及其与微胶囊等技术的复合研究进行了论述。结果 蓄冷技术在食品冷链的各环节中都具有广泛的应用背景和节能潜力。结论 蓄冷材料本身、 蓄冷板冷藏车、 蓄冷式多温共配技术等是今后蓄冷技术在食品冷链物流中应用的研究方向。     

冷板冷藏车内冷冻板冻结过程数学模型的建立

目前冷板的充冷时间长,延长了货物运转周期.本文通过建立冷板冷藏车内冷冻板冻结过程数学模型,并采用C语言编程,计算了不同外气温度、太阳辐射、车厢漏冷、调温孔口等对冷板充冷时间的影响程度,为进一步研究冷板的充冷过程提供了理论参考.     

铁路冷冻板冷藏车放冷时间的分析

本文从冷板车运用热负荷、冷板布置位置对传热的影响、车内温度的变化、冷板蓄冷量所能维持的时间、冷板车与普通机冷车运用热负荷的差别等方面，分析了现有第一代铁路冷板冷藏车的放冷时间问题，认为用温度调节板来调节车内温度是不够理想的，根据冷板制冷特点，建议将冷板车作为运输０℃以下低温货物的冷藏车。     

冷板侧置时铁路冷板冷藏车车内温度场模拟

应用有限元法,对冷板侧置及在不同冷板冻结温度和储藏食品温度下的车厢内温度场进行了三维模拟计算研究,得出了车厢内温度场分布和变化的规律及影响因素.结果表明:无论运输冻货还是果蔬都是车门附近的截面上紧靠车门的1点附近温升过高,其余各点温升均能保证运输货物的温度要求,应在车门附近的顶部增加两块顶置式冷板.     

冷板冷藏车放冷时间影响因素探讨

本文根据热平衡原理对冷板放冷时间进行了分析计算,讨论了共晶溶液融解潜热、质量、以及环境温度、太阳辐射、车门漏冷、车体蓄冷、货物呼吸热和共晶冰过冷等对冷板放冷时间的影响.研究表明:共晶冰融解潜热是影响冷板放冷时间的关键因素,并提出了延长冷板放冷时间的措施和办法,为今后冷板冷藏车的运用和冷板的设计提供了重要理论依据.     

具有低温蓄冷剂的斯特林低温冰箱性能研究

生物制品的低温转运对便捷式低温冰箱的蓄冷功能提出了明显需求。本文通过实验研究斯特林低温蓄冷冰箱在停电时的温度变化，基于实验建立三维数值模型，进一步研究了侧摆布置的蓄冷板高度比对箱内空气升温和蓄冷剂相变的影响。实验结果表明：环境温度为20℃时，无蓄冷冰箱的中心温度由-86℃升至-70℃需0.26 h,而载有3.2 kg蓄冷剂(EO-75)的蓄冷冰箱中心温度由-86℃升至-70℃的时间延长为5.33 h。模拟结果表明：侧摆布置的蓄冷板高度比具有重要影响，蓄冷板高度比由50%增至90%,箱内中心温度维持在-86～-70℃的时间由2.96 h延长至7.66 h,蓄冷剂的保冷效率由29.18%增至48.28%,故推荐蓄冷板高度比为90%。该研究结果可为低温冷链运输技术提供参考。     

铁路冷冻冷藏车放冷时间的分析

本文从冷板车运用热负荷，冷板布置位置的对传热的影响，车内湿度的变化，冷板蓄冷量所能维持的时间，冷板车与普通机冷车运用热负荷的判别等方面，分析了现有第一代铁中 冷藏车的放冷时间问题，认为用温度调节板来调节车内温度是不够理想，根据冷板制冷特点，建议将冷板车作为运输０℃以下低温货物的冷藏车。     

冷板冷藏车内冷板换热性能的研究

采用焓法的处理方法对冷板冷藏车内冷板的相变传热问题进行研究。通过数值模拟计算得到冷板的最佳厚度及管间距;保证当冷板外表面过热到-5℃时冷板内共晶冰全部融解,同时又能保证冷板尽可能蓄更多的冷量,为冷板车内冷板结构设计提供参考。     

蓄冷板对冷库保温的影响实验

目的 为了缓解当下电网的电力失衡问题,提出利用蓄冷材料与冷库相结合的方案,使相变材料在用电低峰时期蓄冷,在用电高峰时期释冷,以缓解电网负荷。方法 测量不同材料的热工性能,筛选出适合冷库温度的相变蓄冷材料,制成蓄冷板,并在实际冷库中进行实验。收集安放在库内温度测点的数据,并对数据进行分析。结果 放置蓄冷板后,冷库的温度波动值从2 ℃降至0.5 ℃。放置蓄冷板后库内温度的不均匀系数在4 h后为0.56,而未放置蓄冷板库内温度的不均匀系数在2.5 h时已达到1.2。放置蓄冷板后冷库的温度回升时间较对照冷库最高延缓了126 min,放置蓄冷板3 h后冷库温度上升了8 ℃,而无蓄冷板的冷库温度上升了13 ℃。结论 蓄冷板可以有效缓解冷库温度的回升,并使冷库内温度分布得更加均匀。未来可通过提高蓄冷材料和冷板材料的导热系数,以及添加冷板肋片等方法来强化换热,达到更好的释冷、保冷效果。     

充冷过程中冷板内特性研究

针对机械冷板冷藏车冷板充冷时间长的问题,根据热量守恒原理建立了冷板内共晶冰冻结过程的数学模型,并对影响冷板充冷过程的关键因素进行了讨论,用准静态方法对蒸发盘管外共晶冰的形成过程进行了数值计算.计算结果表明,随着盘管周围共晶冰厚度的增加,共晶冰冻结缓慢;降低蒸发温度,减少冷板外热负荷,可以明显减少共晶冰的冻结时间;冻结过程中,冷板内的逐时蓄冷量基本不变.     

一种新型蓄冷冰箱及其运行过程研究

应用蓄冷节能原理,在现有冰箱(包括冷藏室和冷冻室)上安装敷管蓄冷板和箱壁蓄冷板,蓄冷板内封装NH4Cl、NaCl(或KCl)水溶液按一定比例组成的蓄冷材料,其相变温度与冰箱蒸发温度相适应.实验数据表明,蓄冷冰箱与普通冰箱相比,温度均匀、波动小,压缩机启停频率减少,节能%5～13%.     

梯级送风对冷藏车厢内温度场的影响分析

合理的厢内温度场是保证冷藏车运输货物品质、节能降耗的关键因素之一。为提高厢内温度场的均匀性,本文提出了单温区冷藏车的梯级送风模式。无梯级送风时,冷风在车厢内形成整体环流,流动方向较为集中,不利于整体降温;有梯级送风时,车厢顶部增加了风机,冷风速度得以提高,且流动方向更加分散,有利于提高整体降温速度和温度场均匀性。建立了冷藏车厢的仿真模型,利用CFD研究梯级送风对空仓时冷藏车厢内温度场的影响,并进行了实验验证。以射流区平均温度、车厢内整体平均温度、温度场不均匀系数和温度极差作为评价指标,对实验中采集到的温度数据进行对比分析。结果表明：梯级送风模式能够有效降低冷藏车厢内的射流区平均温度、整体平均温度、温度场不均匀系数,减小温度极差,提高降温速度;在射流区,梯级送风的影响最为显著,该处的降温幅度和降温速度都有明显优化;在车厢尾部近地面的拐角处,梯级送风的降温效果虽不明显,但降温速度明显加快。     

疫苗冷藏车热性能影响因素实测研究

为研究2～8℃疫苗冷藏车内部温度场情况并优化性能，本文以3.9 m³的疫苗冷藏车为研究对象，在压缩机转速为1 800 r/min的条件下，分别对太阳辐射强度、风道结构、制冷机组开关及有无门帘4个车厢热性能影响因素进行实测研究，结合评价指标对测量时间段内温度场的均匀性、温度变化速率进行系统分析。结果表明：疫苗冷藏车分别位于平均太阳辐射强度为295.94、82.78 W/m²条件下2 h后，前者车厢内平均温度比后者高1.326℃,且制冷机组启停频率加快，能耗增大；设置风道结构可以减少车厢内局部热点，且预冷时降温速率增快0.006℃/s;打开车门120 s时间内保持制冷机组开启会加强车内气流与环境换热，对车厢温度场扰动较大，因此建议车厢门与制冷机组联动开关；车厢设置门帘可以有效阻止车厢冷空气与环境进行热量交换，有效维持车厢低温。     

冷板的布置方式对冷板车车内温度场的影响

采用有限模拟软件对冷板车车内温度场分布进行了数值模拟,分析了冷板布置方式对温度场分布的影响,研究结果发现,当冷板车温度为-22℃,用户要求冷却到-18℃,冷板顶置时,制冷时间最长约10分钟;冷板置于两侧时,冷却到用户要求温度所需时间仅为3分钟;冷板同时置于两侧和顶部时,冷却到用户要求所需时间约为2分钟;采用冷板同时布置在两侧和项端时,温度场分布合理,制冷速度快.     

基于冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择分析

目的 根据不同温敏产品冷链物流所需条件(温度和保温时间),对保温包装箱内蓄冷剂的选择进行分析,以提高利用效率.方法 首先建立蓄冷保温箱的有限元模型,分析冷藏和冷冻2种制冷方式时保温箱内部瞬态温度场和有效保温时间,再结合理论计算验证模型的可靠性.在外界环境温度以及箱体各参数均不变的情况下,以蓄冷剂的设计参数(相变温度和相变潜热)为研究对象,拟合出冷藏和冷冻时蓄冷剂的温控图,讨论不同冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择问题.结果 通过仿真模拟,得出保温箱内温度场分布均匀,有较好的温控效果;仿真和理论所得的保温时间数值相近,最大偏差为6.58％;由仿真数据得出了3种常见冷链物流条件下箱内蓄冷剂设计参数的合理选择范围.结论 在不同冷链物流条件下,合理选择蓄冷剂的设计参数可确保温箱的温控效果,为冷链物流运输中蓄冷剂的选择及控温包装的优化设计提供理论基础.     

嵌入热管强化相变蓄冷板释冷性能的研究及优化

为强化相变蓄冷板的传热以匹配冷藏运输中多变的用冷需求,本文提出一种热管嵌入式相变蓄冷板以快速平衡物流过程中的热负荷波动,实验研究了热管蒸发段在高热负荷下的释冷性能,并围绕释冷过程搭建了基于热阻分析法的动态解析模型。结果表明：在高热负荷条件下,热管侧的传热过程动态变化显著,在50 ℃工况下平均传热速率最大为42.50 W;模型计算得到的空气侧传热温差和传热速率与实测数据吻合,总体释冷量的计算误差为-3.21%~6.16%;利用该模型对蓄冷板进行模拟分析,在模拟算例中,管排数为4,管径为16 mm时,平均传热速率可达到88.72 W,蒸发段长度为80 mm时,平均传热速率可达到112.54 W。     

环形热管蓄冷保温箱的模拟优化与实验研究

目的 解决蓄冷冷链运输中存在的温度波动大、均匀性差等问题。方法 文中提出通过环形热管来优化箱内温度场均匀性的方案，以柠檬为实验材料，采用FLUENT数值模拟软件对不同环形热管结构下柠檬保温过程进行仿真，并对4层环形热管模型进行实验验证，确定箱内温度分布规律。结果 环形热管均对保温箱温度场均匀性有明显改善作用，4层环形热管与无环形热管的蓄冷保温箱相比，蓄冷保温过程结束时，不均匀度由1.71减少为0.83，降低幅度为51.46%，温度极差可由8.32 ℃减小为3.24 ℃，降低幅度为61.06%。顶部留出的空隙会出现环流现象，能一定幅度地减少有效蓄冷保温时间，增大温度极差和温度不均匀度。结论 验证实验和模拟结果的温度偏差在1.25 ℃以内，说明建立的模型适用于该蓄冷保温箱的数值模拟。针对文中箱体结构，最佳热管环数为4层左右;其结果可为优化蓄冷保温箱的温度分布提供参考依据。