外部遮挡不同开孔方式对果蔬预冷效果影响研究

论文摘要

研究表明在果蔬采摘后,预冷能够尽快消除果蔬的田间热并能有效地控制其呼吸强度,它是使果蔬保持新鲜品质的关键步骤之一。本项研究针对不同外部遮挡开孔方式对果蔬差压预冷效果的影响进行一系列实验研究和数值模拟,为果蔬侧面通风式差压预冷提供更为可靠的依据。本研究根据果蔬保鲜实际应用背景,确定外部遮挡差压预冷实验方案,对洋白菜用苫布和PE塑料布两种材料的外部遮挡分别进行差压预冷实验,通过实验确定外部遮挡采用PE塑料布较优化。设计五种不同外部遮挡开孔方式,对马铃薯分别在五种不同开孔方式下进行差压预冷实验,对比分析降温过程中心温度、表皮温度变化,以此分析不同开孔方式对马铃薯预冷效果的影响。对西兰花分别在三种不同开孔方式下进行差压预冷实验,对比分析每种开孔方式下不同周转箱内相同位置及相同周转箱内不同位置预冷效果的影响。实验研究表明外部开孔率越大,冷却降温速率越大;在开孔率较小时,远离差压风机侧的果蔬要比外部开孔率大的果蔬降温快;外部遮挡开孔应避免均匀孔设置且外部遮挡开孔应使靠差压风机侧的开孔率适当低于远离差压风机侧的开孔率。本项研究在实验研究的基础上,通过应用FLUENT计算软件,以实际预冷物理模型为基础,以马铃薯为例利用标准κ-ε两方程模型进行数值模拟,模拟外部遮挡不同开孔方式下预冷过程中周转箱内气流空间的速度、温度、压力分布。模拟结果显示出口通风孔平均风速值随周转箱两侧遮挡开孔率增加而增大,风速值从出口边缘向中心逐渐降低,且越靠近出口气流绕流强度越大;内部气流压差值沿X轴均呈阶跃性变化;外部遮挡开孔率越小,远离差压风机侧断面上温度越低。模拟结果能够很好地与实验测试结果响应。理论计算结果与实验测试结果吻合较好,从而验证了所建模型的正确性以及所采用计算方法的可靠性,为侧面通风式差压预冷系统的设计提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 预冷技术简介
• 1.1.1 预冷意义
• 1.1.2 预冷方法介绍
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本论文的研究内容
• 本章小节
• 第二章 球形蔬菜侧面通风式差压预冷理论分析
• 2.1 物理模型建立
• 2.2 模型基本假设
• 2.3 模型参数引入
• 2.3.1 无因次变量引入
• 2.3.2 无因次准则数引入
• 2.4 数学模型建立
• 2.4.1 冷空气传热、传质模型
• 2.4.2 球形果蔬传热计算模型
• 本章小节
• 第三章 外部遮挡不同开孔方式差压预冷内部流场数值模拟
• 3.1 本文数值模拟目的
• 3.2 FLUENT模拟软件介绍
• 3.3 FLUENT软件程序与结构
• 3.4 FLUENT程序求解问题步骤
• 3.5 数值模型简化
• 3.5.1 蔬菜模型简化模型
• 3.5.2 周转箱简化模型
• 3.5.3 出风口简化模型
• 3.6 网格划分
• 3.7 求解模型选用
• 3.8 边界条件设定
• 3.9 模拟结果与分析
• 3.9.1 各开孔方式下气流速度分析
• 3.9.2 各开孔方式下气流温度分析
• 3.9.3 各开孔方式下气流压力分析
• 本章小结
• 第四章 外部遮挡不同开孔方式差压预冷实验研究
• 4.1 实验原理
• 4.2 实验装置
• 4.2.1 实验台简介
• 4.2.2 实验所用仪器仪表
• 4.2.3 实验数据采集系统
• 4.3 实验方案设计
• 4.3.1 实验任务
• 4.3.2 外部开孔方式设计
• 4.3.3 实验材料与环境
• 4.3.4 测试点的布置
• 4.3.5 实验方案
• 4.3.6 实验测试方法
• 本章小结
• 第五章 结果与分析
• 5.1 洋白菜外部用苫布和塑料布遮挡实验结果对比分析
• 5.1.1 各测点中心温度实验结果对比分析
• 5.2 马铃薯在不同开孔方式下实验结果对比分析
• 5.2.1 五种开孔方式中心温度实验结果对比分析
• 5.2.2 五种开孔方式下表皮温度实验结果对比分析
• 5.2.3 五种开孔方式下周转箱内各点风速对比分析
• 5.2.4 五种开孔方式下各周转箱内压差对比分析
• 5.2.5 历次降温后马铃薯质量损耗
• 5.3 西兰花在相同开孔方式下实验结果对比分析
• 5.3.1 第一次降温过程西兰花温度实验结果对比分析
• 5.3.2 第二次降温过程西兰花温度实验结果对比分析
• 5.3.3 第三次降温过程西兰花温度实验结果对比分析
• 5.3.4 历次降温过程中周转箱内各点风速
• 5.4 理论与实验结果对比分析
• 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 对后继工作的建议
• 参考文献
• 附录
• 主要符号表
• 硕士期间发表的论文情况
• 致谢