苹果冷库气体环境影响因素及通风调控策略研究

摘要

冷藏库内气体组分及其浓度分布是影响果蔬贮藏质量的重要因素，而通风换气是保证库内合理气体环境的关键过程。果蔬贮藏过程中CO2和C2H4浓度过高会影响果蔬食用及商用价值。而实际通风换气过程存在人为操作的随意性，不仅使通风效果不尽理想还会造成不必要的能源消耗。因此，研究苹果冷库CO2和C2H4气体分布情况及通风换气过程影响因素，对探究库内气体环境形成机理及制定通风策略具有重要的学术意义和工程应用价值，也为其他类型果蔬贮藏库的通风换气机制研究提供一定的参考价值。
　　本文用气相色谱法对苹果乙烯释放规律进行了实验研究；并针对实际冷藏间建立了库内气体流动与传热传质的三维数学物理模型，通过数值模拟研究，获得了冷藏库气体组分分布规律及不同冷风机运行模式、排风速度和排风口设置对库内CO2和C2H4分布的影响，主要研究工作如下：
　　（1）采用气相色谱仪对冷藏条件下苹果乙烯释放进规律行研究，得到苹果贮藏初期乙烯释放量较大，且乙烯释放量会随着贮藏浓度的增加而变大，因此苹果在贮藏过程中应及时关注库内乙烯含量，合理进行通风换气。
　　（2）采用编写UDF程序的方法解决了冷库内的两个复杂问题，即货物区苹果的呼吸强度及冷风机送风口CO2和C2H4质量分数随贮藏环境中气体浓度的变化而改变这；并通过实验测量验证了该方法的可靠性。
　　（3）运用CFD软件模拟研究了冷藏环境CO2和C2H4的分布规律。模拟结果表明：苹果贮藏24h后库内货物区和气体区CO2和C2H4浓度分布比较均匀，但浓度偏高，货物区二氧化碳浓度为2.8％，乙烯浓度超过15ppm，均已超过苹果冷藏贮存要求。
　　（4）从通风换气过程影响因素出发，对通风换气过程中冷风机的启停、排风速度和排风口设置对库内气体浓度分布的影响进行了研究。研究结果表明：开启冷风机时库内气流扰动增强，通风换气性能变差，因此提出通风时应关闭冷风机；随着排风速度的增加库内气流的传质作用得到增强，贮藏环境得到改善，换气效果更好，并且存在一个最小排风速度，使库内有害气体浓度在规定的时间内降低到贮藏要求，本文所研究冷库，最小排风速度可选8m/s；双排风扇形式可以改善库内气流组织，与传统单排风扇形式相比可以更加快速高效地降低货物区有害气体浓度。

目录

声明

1 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2 冷藏库内气流特性国外研究现状

1.3.冷藏库内气流特性国内研究现状

1.4 研究内容

2 冷库贮藏及通风换气过程数值计算模型

2.1 冷藏保鲜的机理

2.2 冷藏库物理模型

2.3 冷库数学模型

2.4 本章小结

3 苹果乙烯释放实验研究

3.1 乙烯测量材料

3.2 乙烯测量的实验方法

3.3 苹果释放乙烯的测定

3.4 本章小结

4 冷藏库气体分布规律研究

4.1 贮藏24 h后库内乙烯浓度计算值与实测值对比

4.2 贮藏过程不同时刻C2H4和CO2浓度分布规律

4.3 本章小结

5 换气过程影响因素研究

5.1 冷风机的启停对库内气体浓度场的影响

5.2 排风速度对库内气体浓度场的影响

5.3 排风口数量对库内气体浓度场的影响

5.4 通风换气对库内温度稳定性的影响

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1

附录2