冷库无霜运行与各时段热工状况分析

摘要

随着制冷技术的发展与应用，制冷设备的能耗与安全问题越来越受到关注。作为农产品保鲜的主体设施冷库，在运行过程中容易出现蒸发器结霜和积霜现象，由于霜的导热系数很小，如果不能及时融霜会使蒸发器换热能力下降，制冷效率下降，甚至还会对其相关装置的工作性能产生影响。现有条件下常用的化霜方式都是与制冷相反的过程，因化霜造成的能量浪费可达冷库耗能的20％以上。此外冷库在不同的条件下运行工况是不同的，研究冷库工况在不同条件下的变化规律，可以为冷库的安全运行提供科学依据。因此研究无霜冷库的运行和冷库在不同条件下的热工状况，对冷库的高效、节能、安全运行具有重要意义。
　　本文以蒸发器结霜和积霜为研究对象，分析了结霜的原因和霜的模型，还分析了蒸发器结构、气流环境和冷却面特性三个因素对蒸发器结霜的影响以及蒸发器结霜后对冷库压力降、传热传质的影响。针对现有冷库在实际操作过程中存在蒸发器积霜运行的问题，提出了双温双控系统，利用库温和霜温控制冷库的运行程序，可以有效化解蒸发器积霜运行的情况。
　　以10t双温双控冷库为试验监测库，对果品进入冷库前后三个阶段和蒸发器结霜前后两个阶段的热工状况进行动态监测和分析，主要实验结果如下：果品进入冷库前后的三个阶段：1.果品入库前，果品品温较为恒定，冷库热工状况呈周期性变化，周期变化趋势基本稳定。2.果品入库时段，果品本体热量大量散入冷库内，使冷库运行周期由停机、冷风机运行、制冷运行三个变为制冷运行和冷风机运行两个阶段；库温快速升高，随后每个周期呈凹形缓慢降温，运行周期时间延长；果品温度先升高然后在高温处维持一段时间，之后缓慢降温直至再次恒定；相对湿度在制冷运行阶段，下降缓慢且下降过程中呈现上下波动，但总体趋势逐渐下降；在制冷运行阶段的制冷压缩机排气压力较入库前升高，吸气压力稍低；蒸发器的霜温最低值达到-10.0℃，比入库前的霜温最低值低8.0℃左右，下降过程中呈现波动；蒸发器上内外温度场中低温区域面积增大；此时段制冷运行由霜温控制主导。3.果品入库两天后，冷库热工状况比入库前有明显变化，库温虽然恢复至入库前水平，但运行周期延长；果品温度趋于稳定，但品温略低于入库前品温；相对湿度在稍低于入库前的范围内呈周期性变化；在制冷运行阶段，制冷压缩机的排气压力较入库前升高，吸气压力则降低；蒸发器上的霜温在不同阶段的变化趋势不同，没有明显的稳定期；蒸发器上内外温度场中低温区域面积增大。果品入库的影响和货物存放量的增加使冷库的热工状况有了明显变化。
　　蒸发器结霜前后：1.蒸发器结霜前，库温周期变化较为稳定；结霜后，周期由三个阶段变为风机运行和制冷两个阶段且库温周期最高温度和最低温度逐渐升高，周期变化幅度减小，周期用时缩短，制冷压缩机开关机频繁。结霜后的霜温周期最低值达到霜温设定下限，蒸发器的制冷效率下降。2.蒸发器结霜使进风口与出风口温差的周期最大值下降，蒸发器与库内空气的换热效果明显减弱。同时也使冷库运行12小时的耗电量增加147.06%，蒸发器外表面温度下降。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题来源、研究内容及意义

1.3 本章小结

第二章 试验设备与数据采集系统

2.1 试验目的

2.2 试验设备

2.3 数据采集系统

2.4 数据换算

2.5 本章小结

第三章 冷库无霜设计研究

3.1 前言

3.2结霜理论及模型

3.3影响蒸发器结霜因素

3.5双温双控无霜设计

3.5 本章小结

第四章 基于双温双控冷库的运行过程分析

4.1 前言

4.2 实验设备与方法

4.3 试验结果与分析

4.4 本章小结

第五章 冷库蒸发器三维温度场分析

5.1 前言

5.2蒸发器结构

5.3 实验方法

5.4 实验模型

5.5 实验结果分析

5.6本章小结

第六章 冷库不同时段热工状况分析

6.1 前言

6.2果品入库前后三个时段的热工状况分析

6.3蒸发器结霜前后时段热工状况分析

6.4 本章小结

第七章 结论与建议

7.1 全文总结

7.2 下一步研究建议

参考文献

在校期间发表的学术论文

致谢