充气式微型冷库系统优化与应用研究

摘要

针对国内外冷库现场施工周期长、施工成本高、直立空闲时间长、不能整体搬迁等产业难题，突破了纤维棉保温性、结构优化、热质传递、体形系数、温湿度相流场和充气成型6大核心技术瓶颈，研制出充气式微型冷库，简易实用、易于建造、性能可靠。其中，围护结构阻隔性能、果蔬保鲜效果等综合指标均优于传统拼装式微型冷库，且总造价差异不显著。
　　(1)隔热纤维保温材料的优选。复合保温棉（80％涤纶+20％腈纶）阻燃性能好，纤维表面光滑，导热系数为0.0330 W/(m·K)，含水率为0.23％，回潮率为0.19％，拉伸强度为0.23MPa，断裂伸长率为138.96％，单位热阻价格8.71元/(m2·m2·K·W-1)，是10种纤维材料中最适合制作充气式微型保鲜冷库的保温材料，其次是中空保温棉。
　　(2)围护结构优化设计。“双面涂银布+发泡聚氨酯+PE膜+复合保温棉+PE膜+发泡聚氨酯+双面涂银布”围护结构的热工性能最佳，最适合制作充气式微型冷库，其导热系数为0.0295 W·m-1·K-1，其吸水率为2.14％，断裂强度469.2 N/cm，断裂伸长率33.4％，老化后的断裂强度459.4N/cm，老化后的断裂伸长率32.6％。同时，铝箔的机械强度比较低，不适合作为充气式微型冷库墙体材料，而双面涂银布具有良好的机械性能、防水性能、耐老化性，并且在一定程度上能起到铝箔的作用，因此，双面涂银布是充气式微型冷库库体结构材料的最理想外层材料。
　　(3)充气式微型冷库热工性能研究。围护结构总热阻为11.5 W/m2·K，总传热系数为0.089 m2·K/W，空库降温时间为25min，且外界温度对其内部温度基本无影响，表明优化后的充气式微型冷库有良好的保温性能。
　　(4)配套技术研究。差压预冷是果蔬脱除田间热的有效途径，研制出一种新型的差压预冷装置，主要由静压箱匹配轴流式风机和简易立式或卧式隧道组成，土豆差压预冷对不套PE袋的土豆降温效果明显，对套PE袋的土豆降温效果不明显，并且此种差压预冷需套大帐，相同条件下大帐抒孔预冷效果不及不打孔预冷的效果，建议套帐预冷时不对帐打孔;大风机(风量504 m3/min)的预冷效果明显优于小风机(风量150m3/min)。
　　(5)红提葡萄贮藏保鲜效果研究。充气式微型冷库对红提葡萄的保鲜效果优于拼装式微型冷库，不同预冷方式处理后的红提葡萄贮藏90d，好果率、落粒率、失水率、硬度、总酸含量、维生素C含量及可溶性固形物含量均优于对照，整体造价与拼装式微型冷库差异不显著。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 冷库的发展及特点

1．1．1 冷库简介

1．1．2 冷库的分类及发展

1．1．3 冷库的设计及结构特点

1．2 国内冷库存在的主要问题

1．2．1 产地冷库缺乏

1．2．2 冷库闲置率高、利用率低

1．2．3 预冷及贮藏设施有待改善

1．2．4 果蔬贮藏能力不足

1．2．5 推广普及率较低

1．3 我国果蔬产地预冷及贮藏保鲜现状

1．3．1 我国果蔬产地预冷现状

1．3．2 产地预冷方式

1．3．3 我国果蔬采后贮藏保鲜现状

1．4 果蔬贮藏技术现状与发展趋势

1．4．1 国内果蔬贮藏设施的发展趋势

1．4．2 国外冷库发展趋势

1．5 充气式微型冷库主要技术特点

1．6 研究目的与内容

1．6．1 研究目的与意义

1．6．2 研究内容

1．6．3 技术路线

2 材料与方法

2．1 实验材料、试剂与仪器

2．1．1 供试仪器和设备

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 试验设计

2．2．1 充气式微型冷库墙体材料的优选

2．2．2 充气式微型冷库优化设计研究

2．2．3 充气式微型冷库热工性能研究

2．2．4 充气式微型冷库配套技术研究

2．2．5 充气式微型冷库保鲜效果研究

2．2．6 充气式微型冷库的造价分析

2．3 试验指标的测定方法

2．3．1 导热系数的测定

2．3．2 含水率与回潮率的测定

2．3．3 微观纤维结构

2．3．4 拉伸性能测试

2．3．5 燃烧性能测试

2．3．6 单位热阻价格

2．3．7 微型冷库围护结构热阻的计算方法

2．3．8 微型冷库围护结构总传热系数K值的测定

2．3．9 围护结构材料保温性能的测定

2．3．10 围护结构材料防水性测定

2．3．11 围护结构材料机械性能测定

2．3．12 围护结构材料耐老化性能测定

2．3．13 果蔬好果率的测定

2．3．14 果蔬落粒率的测定

2．3．15 果蔬失重率(失水率)的测定

2．3．16 果蔬的呼吸强度测定

2．3．17 果蔬中总酸含量的测定

2．3．18 红提葡萄中Vc含量的测定

2．3．19 可溶性固形物的测定

2．4 结果统计方法

3 结果与讨论

3．1 隔热纤维保温材料的优选

3．1．1 保温材料的导热性能

3．1．2 含水率与回潮率

3．1．3 微观纤维结构

3．1．4 拉伸性能

3．1．5 燃烧性能测试

3．1．6 单位热阻价格

3．1．7 小结

3．2 围护结构材料的优化设计

3．2．1 围护结构材料的保温性能

3．2．2 围护结构材料的防水性能

3．2．3 囤护结构材料的机械性能

3．2．4 围护结构材料的耐老化性能

3．2．5 小结

3．3 充气式微型冷库整体结构优化

3．3．1 外形整体结构优化

3．3．2 充气式微型冷库内部整体结构

3．3．3 充气式微型冷库龙骨结构

3．3．4 优化后的充气式微型冷库整体效果图

3．4 充气式微型冷库的热工性能

3．4．1 围护结构总热阻

3．4．2 围护结构总传热系数

3．4．3 微型冷库的空库降温时间

3．3．4 外界温度对微型冷库内部温度的影响

3．5 充气式微型冷库配套技术研究

3．5．1 不同预冷方式对每层筐间隙降温速率的影响

3．5．2 不同预冷方式对套袋土豆果心降温速率的影响

3．5．3 不同预冷方式对不套袋土豆果心降温速率的影响

3．5．4 不同预冷方式对套袋土豆间隙降温速率的影响

3．5．5 不同预冷方式对不套袋土豆间隙降温速率的影响

3．5．6 小结

3．6 红提葡萄贮藏保鲜效果研究

3．6．1 不同微型冷库贮藏对红提葡萄保鲜效果研究

3．6．2 不同预冷方式对红提葡萄保鲜效果研究

3．6．3 优化后的充气式微型冷库造价分析

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读学位期间发表的论文

致谢