氨制冷高溫冷藏庫氣流流速的研究

王東禮，王文生，董成虎，李華江

（1.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300222；2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384）

近年來，我國果蔬產(chǎn)地的高溫冷藏庫數(shù)量呈現(xiàn)快速增長的趨勢，且大多采用氨制冷系統(tǒng)，冷藏間內(nèi)采用冷風(fēng)機(jī)加均勻送風(fēng)道的降溫和氣流組織模式[1～3]。為了解上述高溫冷藏庫內(nèi)的氣流分布情況，筆者選擇蔬菜冷藏量較大的山東蒼山縣高溫冷藏庫為研究對象，對空庫和滿庫的氣流分布情況進(jìn)行了測定分析，以期為今后果蔬在高溫冷藏庫內(nèi)預(yù)冷、冷藏和冷分配設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計提供理論和參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試?yán)鋷?/h3>

試驗冷庫選擇國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）蒼山冷鏈物流試驗站的高溫冷藏庫。共選擇相同設(shè)計規(guī)格的磚混結(jié)構(gòu)冷庫8間，單間冷庫長、寬、高分別為35 m、13 m和7 m。庫內(nèi)采用氨落地冷風(fēng)機(jī)，標(biāo)稱風(fēng)量為9780 m3/h，安置于冷庫近門端。均勻送風(fēng)道采用風(fēng)嘴式送風(fēng)道，最上端距離庫頂0.2 m，送風(fēng)道的頭尾橫截面積比為2∶1，高度為0.3 m，送風(fēng)道末端在庫門相對端，寬度為0.7 m，每1 m設(shè)一圓錐形出風(fēng)口，長度0.25 m，出風(fēng)口直徑0.1 m，風(fēng)嘴軸心與樓板夾角為20°，由厚度為1.5 mm的鍍鋅鐵皮制作。貨架擺放方向與送風(fēng)道走向相垂直，送風(fēng)道正下方為中央通道，通道寬1.4 m。

1.2 庫內(nèi)貨架

貨架層高為0.4 m，共15層，每層間用竹桿分隔，貨架寬1.1 m，在貨架上擺放平均高度為0.35 m的塑料薄膜小包裝蒜薹，每袋裝量25 kg。

1.3 測定儀器

風(fēng)速測定采用日本Kanomax公司生產(chǎn)的T1001型熱式風(fēng)速儀，測定精度為0.01 m/s；庫內(nèi)規(guī)格測定采用50 m的皮尺。

1.4 測定方法

分別對未裝載貨物的冷庫（空庫）及裝載蒜薹后的冷庫（滿庫）內(nèi)冷風(fēng)機(jī)運行期間的氣流速度進(jìn)行測定，測定點分別選擇在沿中央通道中線3個不同高度、貨架通道內(nèi)的3個不同高度及緊貼庫頂處。具體測定方法將在結(jié)果與分析中詳細(xì)敘述。風(fēng)速儀在測定點停留30 s取平均值作為數(shù)據(jù)，試驗測定了上述建筑結(jié)構(gòu)與內(nèi)部規(guī)格相同、冷風(fēng)機(jī)和送風(fēng)道設(shè)計構(gòu)造相同的8個高溫冷藏庫，測定數(shù)據(jù)取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 未裝載貨物庫內(nèi)氣流流速

2.1.1 中央通道內(nèi)氣流流速 沿中央通道中線，選取離地1 m，3.5 m（1/2冷庫凈高）及6 m處，從送風(fēng)道末端的內(nèi)墻根算起，每隔5 m的空間交匯點作為一測試點，對冷庫通道冷風(fēng)分布情況進(jìn)行測定。圖1所示為沿長度方向縱切面中央通道不同高度的氣流流速，其中離地面1 m高處不同點的風(fēng)速均為0.40 m/s，離地3.5 m高處不同點的風(fēng)速變化范圍為0.40～0.50 m/s，平均風(fēng)速為0.42 m/s，離地面6 m高處不同點的風(fēng)速變化范圍為0.50～0.60 m/s，平均風(fēng)速為0.52 m/s。

圖1 空庫內(nèi)中央通道不同高度與位點氣流流速

2.1.2 貨架通道內(nèi)氣流流速 貨架通道均勻分布于貨架間，寬0.9 m。對貨架通道內(nèi)氣流流速的測定方法是從送風(fēng)道末端的內(nèi)墻根垂直算起，選取距墻5 m、10 m、15 m、20 m及 25 m，離地1 m、3.5 m、6 m的空間交匯處，同一高度從貨架通道靠墻點起，每隔1 m測試一次，共測5個點，測定結(jié)果為同一高度沿貨架通道的各測試點氣流流速相同。圖2所示為未裝載貨物時庫內(nèi)貨架通道不同高度和位點的氣流流速。離地1 m高處的風(fēng)速為0.02 m/s，離地3.5 m高處風(fēng)速變化范圍為0.30～0.40 m/s，平均風(fēng)速為0.34 m/s。離地6 m高處風(fēng)速變化范圍為0.40～0.50 m/s，平均風(fēng)速為0.46 m/s。

圖2 空庫內(nèi)貨架通道不同高度與位點氣流流速

2.1.3 貨架層內(nèi)氣流流速 對貨架層內(nèi)風(fēng)速的測定方法與貨架通道相同，圖3所示為未裝載貨物時庫內(nèi)貨架層內(nèi)不同高度和位點氣流流速。測定選取距冷庫后墻5m、10m、15m、20m及25m處的貨架，取離地高度分別為1m、3.5m及6m處作為基點測定風(fēng)速。測定結(jié)果為貨架層內(nèi)離地1 m高處的風(fēng)速為0.02 m/s，離地3.5 m高處的風(fēng)速變化范圍為0.20～0.30 m/s，平均風(fēng)速為0.24 m/s，離地6 m高處的風(fēng)速變化范圍為0.40～0.45 m/s，平均風(fēng)速為 0.42 m/s。

圖3 空庫內(nèi)貨架層內(nèi)不同高度與位點氣流流速

2.2 蒜薹入滿庫后氣流流速

對蒜薹入滿庫后庫內(nèi)氣流流速的變化情況進(jìn)行了測定，測定方法與未裝載貨物的冷庫相同，對中央通道、貨架通道、貨架層內(nèi)氣流以及分布情況分別進(jìn)行測定。

2.2.1 滿庫后中央通道內(nèi)氣流流速 圖4所示為蒜薹入滿庫后中央通道不同高度和位點的氣流流速，離地1 m高處風(fēng)速變化范圍為0.50～0.60 m/s，平均風(fēng)速為0.52 m/s，離地3.5 m高處風(fēng)速為0.50 m/s，離地6 m高處風(fēng)速變化范圍為0.55～0.60 m/s，平均風(fēng)速為0.58 m/s。

圖4 滿庫后中央通道不同高度與位點氣流流速

2.2.2 滿庫后貨架通道內(nèi)氣流流速 圖5所示為蒜薹入滿庫后貨架通道不同高度和位點的氣流流速，離地1 m高處風(fēng)速為0.02 m/s，離地3.5 m高處的風(fēng)速為0.02 m/s，離地6 m高處的風(fēng)速為0.30～0.35 m/s，平均風(fēng)速為0.31 m/s。

圖5 滿庫后貨架通道不同高度與位點氣流流速

2.2.3 滿庫后貨架層內(nèi)氣流流速 圖6所示為滿庫后貨架層內(nèi)不同高度和位點的氣流流速，離地1 m高處風(fēng)速為0.02 m/s，離地3.5 m高處的風(fēng)速為0.02 m/s，離地6 m高處的風(fēng)速為0.20 m/s。

圖6 滿庫后貨架層內(nèi)不同高度與位點氣流流速

2.3 緊貼庫頂沿風(fēng)嘴出風(fēng)方向不同距離的氣流流速

沿送風(fēng)道走向在其中部選擇一出風(fēng)嘴，對緊貼庫頂沿風(fēng)嘴出風(fēng)方向不同距離的氣流流速進(jìn)行測定，測定時除出風(fēng)口處風(fēng)速儀緊貼風(fēng)嘴外，其余各點在緊貼庫頂處由出風(fēng)嘴至出風(fēng)方向相對的墻體每隔1m進(jìn)行測定，空庫和蒜薹入滿庫后相同，從出風(fēng)嘴至相對的墻體方向的6 個測定點的平均風(fēng)速依次為 17m/s、7m/s、4m/s、3 m/s、2.5 m/s、2 m/s。

3 討論和結(jié)論

以我國大蒜和多種蔬菜的產(chǎn)貯區(qū)山東蒼山縣為例，所建設(shè)的冷庫以氨制冷系統(tǒng)、設(shè)置冷風(fēng)機(jī)和均勻送風(fēng)道的高溫冷藏庫為主，且建造的冷庫其土建形式和設(shè)備配置相互效仿，主要差別只是庫容量規(guī)格和制冷設(shè)備制冷量配置的規(guī)格不同而已。上述試驗所選擇的冷庫凈庫容積為3185 m3，庫內(nèi)設(shè)置貨架分層擺放進(jìn)行冷藏的袋裝蒜薹，考慮貨架上裝載物品后對空氣流動會產(chǎn)生一定的影響，所以分別對空庫和蒜薹入滿庫后中央通道不同高度和位點的氣流流速、貨架通道不同高度和位點的氣流流速、貨架層內(nèi)不同高度和位點的氣流流速進(jìn)行了測定，測定結(jié)果表明，蒜薹入滿庫后與未裝載貨物冷庫頂部氣流流速分布沒有發(fā)生改變，貨架通道與貨架層內(nèi)在離地1 m的測定高度處也無變化，但在距地面3.5 m高處和距地面6 m高處，蒜薹入滿庫后比未裝載蒜薹前貨架通道與貨架層內(nèi)空氣流速有所降低，這是由于放置在貨架層上的蒜薹對氣流起到的阻擋作用而造成的。但是在冷庫中央通道內(nèi)，蒜薹入滿庫后與未裝載貨物冷庫相比，各個測定高度的氣流流速均有所升高，這可能是由于貨架層上擺放的蒜薹塑料袋對氣流起阻擋作用，促使氣流匯入正對冷風(fēng)機(jī)回路循環(huán)的中央通道內(nèi)造成的。

根據(jù)制冷工程冷卻物冷藏間送風(fēng)系統(tǒng)對氣流分布的一般要求[4]，冷藏間內(nèi)貨堆之間的氣流速度一般應(yīng)為0.30～0.50 m/s。而本試驗高溫冷庫在蒜薹入滿庫以后，貨架通道和貨架層內(nèi)的氣流速度在距地面1 m和3.5 m高處為0.02 m/s，距頂部1 m處為0.35 m/s。由此可見，在該高溫貯藏冷庫內(nèi)貯貨的大部分區(qū)域，空氣流速遠(yuǎn)不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)氣流速度的要求。建議通過優(yōu)化送風(fēng)道設(shè)計或采用雙速或變頻風(fēng)機(jī)，將預(yù)冷期貨堆的空氣流速控制在0.80～1.00 m/s之間，正常貯藏期間氣流速度控制在0.30～0.50 m/s之間。

[1]閆師杰，董吉林，王文生，等.制冷技術(shù)與食品冷凍冷藏設(shè)施設(shè)計[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007:2.

[2]葉尉南，呂濟(jì)民，王嬋君，等.國內(nèi)外大型低溫冷藏庫氨制冷系統(tǒng)和制冷設(shè)備節(jié)能及安全技術(shù)的發(fā)展趨勢 [J].冷藏技術(shù)，2008(4):1-15.

[3]鮑 琳，袁玉超.氨制冷系統(tǒng)的重新認(rèn)識及在冷藏行業(yè)中的擴(kuò)大使用[J].肉類工業(yè)，2005(8)：46-48.

[4]郭慶堂，吳進(jìn)發(fā).實用制冷工程設(shè)計手冊[M].北京：建筑工業(yè)出版社，1994:692.