气调库贮藏期间库内热湿环境特性研究

摘要

气调库内果蔬的贮藏量、果蔬的摆放形式影响库内热环境及其分布，气调库长期贮藏期间库内冷风机结霜、果蔬水分耗散、加湿设备加湿均会影响库内湿环境及其分布。气调库贮藏工艺中降温、充氮降氧过程中库内的设备运行状态不同，库内环境状态也不同。本文根据不同的贮藏阶段运行条件研究气调库贮藏期间库内热湿环境变化过程及分布规律。 本文以西安某50 t气调库为研究对象，建立合理的冷风机-货物-气调库三维数学、物理模型，采用Fluent软件，选取k-ε（SST）模型，编写果蔬呼吸作用的自定义函数（UDF），获得果蔬呼吸作用产生的呼吸热以及库内实时气体成分值。对库内热湿环境分布规律进行数值计算，主要的研究内容如下： 1）为验证数值计算的可靠性，对降温过程温度变化、降氧过程中 O2体积分数变化的模拟值与测试值进行比较获得了数值计算与UDF的合理性。 2）研究气调库内苹果的贮藏量对库内热环境的影响，主要以库内降温所需的时间、降温结束后库内温度场分布及温度场的质量这些指标判断。气调库内货物贮藏量越大，库内降温时间越长。当货物贮藏量超过58 t时，气调库降温时间超过了90 h，不能达到3天内最佳降温的要求。库内的温度分布受货物贮藏量的影响，库中心模拟点的温度呈现先增加后降低的趋势，货物贮藏量越大，库中心温度升高值越大，最高温度可到达279.3 K。当货物贮藏量增加时，库内温度分布不均匀系数降低，货物的贮藏环境质量越差。 3）研究不同货物贮藏量时库内充氮降氧所需的时间，数值模拟结果表明货物的贮藏量增加，降氧时间明显缩短。 4）根据设计的货物区摆放形式，研究不同的货物摆放形式时降温时间、降温结束后库内热湿环境分布，得出气调库内货物区摆放必须留有一定的间距，该间距不宜过大。本文综合设计的五种货物摆放方案，以库内热湿环境为标准，得出货物间距宜为0.5 m，货物距墙壁面间距为0.3 m的摆放形式较好。 5）研究气调库内湿环境的影响因素，以冷风机结霜、加湿设备加湿时库内相对湿度分布为主。通过数值计算可知，冷风机结霜量增加，库内相对湿度降低，气流区较货物区降低速度明显。加湿设备运行时，库内相对湿度逐渐增加。加湿初始阶段，库内相对湿度变化明显，随着加湿继续，库内相对湿度变化缓慢，气流区加湿速度较货物区快。 根据气调库流体流动、传热和传质三维数值计算，获得了气调库贮藏期间，库内热湿环境变化及其分布规律，为实际气调库的管理、贮藏调控提供理论基础。

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1绪论

1.1引言

1.2果蔬气调冷藏的研究背景及意义

1.3国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

2气调库降温过程、降氧过程热环境及气体组分数值计算模型

2.1气调库的特点

2.2气调库冷藏的的研究方法

2.3物理模型

2.4数学模型

2.5呼吸热及气体组分源项自定义程序编写

2.6Fluent求解过程

2.7本章小结

3货物贮藏量对气调库降温过程、降氧过程的影响

3.1数值模拟的试验验证

3.2降温所需时间

3.3速度、温度分布特性

3.3充氮降氧所需的时间

3.4本章小结

4货物的摆放形式对气调库环境的影响

4.1货物摆放形式模型的建立

4.2数值模拟结果与分析

4.3本章小结

5气调库内相对湿度的影响因素

5.1模型的建立

5.2气调库内产湿源项与除湿源项自定义程序编写

5.3冷风机不结霜对库内湿环境的影响

5.4冷风机结霜对库内湿环境的影响

5.5货物的摆放形式对库内相对湿度的影响

5.6加湿时间对库内相对湿度的影响

5.7本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

在读期间的研究成果及获奖情况