利用Fluent軟件的凝固融化模型對可樂結(jié)冰的過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究,得到了溫度場分布、固液比例;據(jù)此再借助氣體狀態(tài)方程、亨利定律研究了二氧化碳性能確定了爆炸的主導(dǎo)因素,給出了安全的冷凍時間;并實驗予以驗證.該研究的結(jié)果對罐裝可樂的改進(jìn)提供了意見. 

【文章來源】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019,35(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

簡化后的物理模型1．2Fluent軟件設(shè)置及數(shù)值模擬結(jié)果

偕瑁?蚧?縵?P??t(H)=kΔ2T(2)其中:H=h+ΔH(3)h=href+∫TＲEFCpdT(4)ΔH=βL0T＜Tsolidusβ=1T＞T{liquidus其中:ρ為密度;H為任意時刻的焓;h為顯熱焓;t為凝固時間;ΔH為相變潛熱項;L為物質(zhì)的相變潛熱;β為液相率;Cp為定壓比熱;k為導(dǎo)熱系數(shù);T為任意時刻罐內(nèi)的溫度．圖1簡化后的物理模型1．2Fluent軟件設(shè)置及數(shù)值模擬結(jié)果1．2．1網(wǎng)格劃分使用Fluent［2］中自帶的Gambit建立如圖2的四邊形單元模型．其中Spacing設(shè)為1mm．圖2網(wǎng)格的劃分1．2．2計算參數(shù)的設(shè)置設(shè)置為二維單精度模型;凝固熱為333．146J/g;可樂的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)為－1．1℃，即272．05K;壁面溫度均為255．15K．可樂初始溫度為283．15K;設(shè)置殘差值為1×10－6;時間步長為0．1s．1．2．3Fluent模擬結(jié)果及分析通過對上述參數(shù)的處理，利用Fluent軟件［3］可得到不同時間點(diǎn)可樂罐內(nèi)部溫度變化及不同時間點(diǎn)的結(jié)冰量，并以10min為時間間隔進(jìn)行記錄，直至完全凝固．見圖3～8．圖3初始溫度10℃，冷凍時間50min的相圖圖3、5、7分別是初始溫度10℃、凝固時間50、120、200min固相液相的比例．從圖中可看出凝固是由外層向內(nèi)層的遞推過程．且通過模擬可知，200min已完全凝固．圖是凝固態(tài)隨時間的變化，由圖得知結(jié)冰分為三個階段，第一階段迅速結(jié)冰，第二階段呈先緩慢狀態(tài)，第三階段凝固末期結(jié)冰速度加快．這與文獻(xiàn)相符［4］．·653·哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第35卷

渲?Spacing設(shè)為1mm．圖2網(wǎng)格的劃分1．2．2計算參數(shù)的設(shè)置設(shè)置為二維單精度模型;凝固熱為333．146J/g;可樂的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)為－1．1℃，即272．05K;壁面溫度均為255．15K．可樂初始溫度為283．15K;設(shè)置殘差值為1×10－6;時間步長為0．1s．1．2．3Fluent模擬結(jié)果及分析通過對上述參數(shù)的處理，利用Fluent軟件［3］可得到不同時間點(diǎn)可樂罐內(nèi)部溫度變化及不同時間點(diǎn)的結(jié)冰量，并以10min為時間間隔進(jìn)行記錄，直至完全凝固．見圖3～8．圖3初始溫度10℃，冷凍時間50min的相圖圖3、5、7分別是初始溫度10℃、凝固時間50、120、200min固相液相的比例．從圖中可看出凝固是由外層向內(nèi)層的遞推過程．且通過模擬可知，200min已完全凝固．圖是凝固態(tài)隨時間的變化，由圖得知結(jié)冰分為三個階段，第一階段迅速結(jié)冰，第二階段呈先緩慢狀態(tài)，第三階段凝固末期結(jié)冰速度加快．這與文獻(xiàn)相符［4］．·653·哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第35卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3377491