本文關(guān)鍵詞：液氮制冷低溫物流箱的設(shè)計與實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們在生活水平上的較大提高,人們的飲食結(jié)構(gòu)逐漸變化,隨之而來的問題是食品質(zhì)量和食品安全如何保障。冷鏈?zhǔn)潜ＷC易腐食品達(dá)標(biāo)的重要流通手段,對保障食品質(zhì)量安全具有重要意義。目前,冷鏈流通設(shè)備主要是滿足-18℃以上食品冷凍冷藏的需求,-18℃~-60℃的低溫凍藏設(shè)備十分欠缺。本課題設(shè)計一種液氮制冷低溫物流箱,針對-18℃以下的食品低溫流通,彌補(bǔ)超低溫產(chǎn)品在低溫冷鏈末端薄弱環(huán)節(jié)造成的損失。本文采用理論計算、數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方式對低溫物流箱進(jìn)行了設(shè)計。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究的文獻(xiàn)進(jìn)行理論計算;其次利用FLUNT軟件對保溫層傳熱、風(fēng)機(jī)的風(fēng)速優(yōu)化選擇和金槍魚魚塊溫度變化進(jìn)行數(shù)值模擬;最后對物流箱實載條件下冷凍冷藏過程溫度變化進(jìn)行測試,通過改變?nèi)肟陲L(fēng)速對魚塊溫度變化及液氮量消耗情況進(jìn)行實驗研究,通過對比模擬值和實驗值,驗證模型建立的正確性。(1)保溫結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果表明,真空板位于復(fù)合結(jié)構(gòu)中間時溫差最大,比在低溫側(cè)時高約2.2℃,而真空板靠近高溫處和低溫處時,溫度差無明顯差異,說明真空板位于中間時較有利于發(fā)揮其隔熱性能;不同保溫結(jié)構(gòu)模擬結(jié)果表明,復(fù)合結(jié)構(gòu)(VIP+PU)的隔熱性能明顯優(yōu)于同厚度聚氨酯材料(PU)。不同風(fēng)速對箱內(nèi)食品溫度變化情況的模擬結(jié)果表明,風(fēng)速為1.5m/s時箱內(nèi)食品溫度變化較為理想,箱內(nèi)食品冷凍時間為240min。(2)對物流箱空載條件下箱內(nèi)溫度變化進(jìn)行的實驗結(jié)果表明,箱內(nèi)溫度隨時間迅速降低,當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值后出現(xiàn)過冷,過冷大約10min,隨后逐漸趨向設(shè)定值,最終箱內(nèi)溫度保持在設(shè)定值(-60℃)附近。實載條件下的實驗表明,縱向溫度分布差別較小,橫向溫度分布存在較大差別。(3)對物流箱進(jìn)行了12小時實載實驗,結(jié)果顯示,液氮罐容積可以滿足12小時的凍藏運(yùn)輸,風(fēng)速為1.5m/s條件下液氮消耗量較自然換熱條件下消耗量多1.6Kg,高出6.4%。(4)在實載條件下的實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進(jìn)行比較可見:實驗結(jié)果與模擬結(jié)果的溫度變化趨勢較為吻合,數(shù)值計算的凍結(jié)時間為162min,實驗的結(jié)果為144min,兩者之間的相對誤差為11.11%。對單個魚塊凍結(jié)過程的模擬結(jié)果顯示,其降溫過程遵從柯恩達(dá)效應(yīng),兩端溫降比上下兩側(cè)明顯要快;數(shù)值計算與實驗結(jié)果較吻合,數(shù)值計算的凍結(jié)時間結(jié)果為123min,實驗的結(jié)果為138min,兩者之間的相對誤差為10.87%。
【關(guān)鍵詞】：液氮制冷 低溫物流箱 冷凍時間 液氮消耗量
【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB658
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 課題相關(guān)的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 冷鏈物流的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 液氮制冷的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 真空板在制冷行業(yè)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 數(shù)值模擬在冷凍冷藏技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 液氮制冷物流箱的研究內(nèi)容16-18
• 1.3.1 問題的提出16-17
• 1.3.2 本文的研究目的17-18
• 1.3.3 本文的研究內(nèi)容18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 液氮制冷低溫物流箱的設(shè)計19-30
• 2.1 液氮制冷低溫物流箱的介紹19-20
• 2.2 箱體各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計20-24
• 2.2.1 箱體設(shè)計原理及尺寸20-21
• 2.2.2 保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計21-23
• 2.2.3 換熱方式的選擇23
• 2.2.4 溫度控制器的選擇23
• 2.2.5 液氮罐自增壓系統(tǒng)23-24
• 2.3 液氮制冷低溫物流箱的設(shè)計24-29
• 2.3.1 箱體的熱力計算24-28
• 2.3.2 液氮耗散量計算28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 物流箱溫度分布及食品冷凍過程的模擬與分析30-63
• 3.1 數(shù)值傳熱學(xué)的基本思想30
• 3.2 數(shù)值模擬過程30-31
• 3.3 液氮制冷低溫物流箱保溫層的溫度場模擬及分析31-39
• 3.3.1 建立箱體保溫層模型31-32
• 3.3.2 模型的網(wǎng)格劃分32-33
• 3.3.3 數(shù)學(xué)模型33-34
• 3.3.4 邊界條件及初始條件34
• 3.3.5 結(jié)果與分析34-39
• 3.4 液氮制冷低溫物流箱模擬結(jié)果及分析39-55
• 3.4.1 建立幾何模型39-40
• 3.4.2 網(wǎng)格劃分40
• 3.4.3 基本假設(shè)40-41
• 3.4.4 數(shù)學(xué)模型41-44
• 3.4.5 不同風(fēng)速對低溫物流箱滿載溫度場的影響分析44-53
• 3.4.6 不同風(fēng)速對低溫物流箱滿載速度場的影響分析53-55
• 3.5 單塊金槍魚凍結(jié)過程的數(shù)值模擬55-62
• 3.5.1 建立幾何模型及網(wǎng)格劃分55-56
• 3.5.2 數(shù)學(xué)模型建立56-58
• 3.5.3 定義計算參數(shù)58
• 3.5.4 定義初始條件和邊界條件58-59
• 3.5.5 數(shù)值模擬結(jié)果59-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 第四章 液氮制冷低溫物流箱的實驗研究結(jié)果與分析63-78
• 4.1 實驗系統(tǒng)介紹63
• 4.2 實驗?zāi)康?/span>63
• 4.3 實驗材料及裝置63-67
• 4.3.1 實驗材料63
• 4.3.2 實驗裝置及儀器63-66
• 4.3.3 測量器材介紹66-67
• 4.4 實驗內(nèi)容67-70
• 4.4.1 測量對象67-69
• 4.4.2 實驗步驟69-70
• 4.5 實驗結(jié)果及分析70-74
• 4.5.1 空載時箱內(nèi)溫度變化70
• 4.5.2 實載時箱內(nèi)溫度變化70-73
• 4.5.3 液氮消耗量73-74
• 4.6 數(shù)值模擬與實驗的對比74-77
• 4.6.1 滿載時箱內(nèi)魚塊數(shù)值計算值和實驗值的對比74-76
• 4.6.2 單個魚塊模擬值和實驗值的對比76-77
• 4.7 本章小結(jié)77-78
• 第五章 結(jié)論與展望78-81
• 5.1 結(jié)論78-80
• 5.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 發(fā)表論文及參加科研情況說明85-86
• 致謝86-87

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本文編號：432581