果蔬压差预冷装备回风通道模拟及预冷实验研究.pdf

摘要 摘 要 冷链物流作为果蔬农产品的主要流通方式，经过我国多年以来的研究发展，现已得 到越来越多的应用。其中最关键的问题在于“最先一公里”及“最后一公里”，预冷就 是解决“最先一公里”问题至关重要的一环。预冷有多种方式，其中压差预冷具有预冷 速度快，预冷均匀，果蔬适用性广等优点。但压差预冷操作较为复杂，针对不同果蔬的 预冷工艺技术也需细化研究。 本文针对现有压差预冷技术的特点和不足，开展了以下几项研究工作： （1）通过 CFD 仿真模拟软件构建了不同码垛方式下的压差装置回风通道模型，对 其预冷过程进行了模拟。模拟了九种不同长度、高度回风通道参数条件下的流场分布； 通过模拟结果可知压差回风通道靠近回风口处风压大，随着码垛列数的增加，整体预冷 均匀性随之下降，但码垛层数增高，对整体预冷效果影响较小；同时在此基础上模拟了 四种不同尺寸的压差通风装置的预冷过程，回风通道过窄，通风孔开孔单排的预冷效果 较差，据此在四种尺寸中选取了回风通道宽度 150mm，两排直径70mm 开孔的方案。 （2 ）利用现有的压差预冷装备，以葡萄为实验对象，进行了关于预冷工艺优化的 实验。为验证模拟结果，对四列一层、两列两层、一列四层码垛方式下葡萄的预冷时间、 预冷均匀度、失重率进行数据分析。由实验结果可知，随着码垛层数和列数的增多，预 冷速率都会相应减小，但层数加高差异不明显，而列数增加的冷却速率差异性较大；码 垛方式对失重率也有一定影响，越靠近回风口处失重率越高；随着列数的增多，预冷均 匀性也随之下降。综合考虑多种影响因素，四层一列码垛方式的整体预冷效果最好，与 模拟结果基本一致。 （3 ）为进一步对压差预冷技术进行优化，以半冷却时间和 7/8 冷却时间作为重要指 标，在送风速度 0.5m/s、1 m/s、1.5 m/s、2 m/s 、2.5 m/s 和送风温度 0℃、0.5℃、1℃、 1.5℃、2 ℃参数条件下进行实验。发现送风温度越低，送风速度越大，预冷时间越短； 送风速度越大，失重率越高，送风温度对失重率无明显影响；送风速度在半冷却时间前 对预冷速度影响较大，送风温度在半冷却时间后对预冷速度影响较大。以此实验结果为 基础设计了双因子影响变送风参数实验，综合考虑预冷时间、失重率、预冷均匀性、耗 电量等因素，验证出葡萄的最佳预冷工艺组合，半冷却时间前送风速度 2m/s ，送风温度 1.5℃、半冷却时间后送风速度 0.5m/s、送风温度 0℃时整体的预冷效果最好。 本文从码垛方式、压差通风装置、不同送风策略几个方面进行优化，保证预冷效率 的同时又起到了一定的节能效果，对实际生产过程具有一定指导意义。 关键词 压差预冷；数值模拟；码垛方式；双因子变送风参数 I Absteact Abstract Cold chain logistics, as the main circulation mode of fruits and vegetables agricultural products, has been increasingly applied after years of research and development in China. The most critical issue is the first mile and last mile. Precooling is a vital part of solving the first mile problem. There are various ways of precooling, among which the forced-air precooling has the advantages of speed, uniform and wide applicability to fruits and vegetables. At the same time, the forced-air precooling operation is complicate