靜壓箱高度對(duì)夾套式冷庫(kù)溫度分步影響的實(shí)驗(yàn)研究

梁宇++劉澤勤

摘要：指出了夾套式冷庫(kù)與普通單層冷庫(kù)相比，依靠孔板吊頂在冷庫(kù)頂部與套筒壁頂板形成靜壓箱的方式進(jìn)行送風(fēng)，具有送風(fēng)風(fēng)速小、貯藏果蔬干耗低等優(yōu)勢(shì)，但冷庫(kù)內(nèi)溫度的分布情況易受到靜壓箱高度變化的影響。采用實(shí)驗(yàn)研究的方法，調(diào)節(jié)冷庫(kù)內(nèi)的可升降式吊頂孔板實(shí)現(xiàn)靜壓箱高度的不斷變化，并對(duì)夾套式冷庫(kù)內(nèi)的溫度分步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明：①在測(cè)點(diǎn)高度為1500 mm處，隨著靜壓箱高度的不斷增加，測(cè)點(diǎn)平面的溫度梯度越來(lái)越小，庫(kù)內(nèi)流體溫度分布越來(lái)越均勻?？拷鼛?kù)體壁面測(cè)點(diǎn)的溫度相對(duì)中間測(cè)點(diǎn)溫度較高。在靜壓箱高度達(dá)到250 mm時(shí)，測(cè)點(diǎn)平面的分度分布達(dá)較好。②在測(cè)點(diǎn)高度為300 mm處，隨著靜壓箱高度的不斷增加，測(cè)點(diǎn)平面的溫度梯度逐漸增大，靠近庫(kù)體壁面測(cè)點(diǎn)的溫度相對(duì)中間測(cè)點(diǎn)溫度較低。在靜壓箱高度達(dá)到250 mm時(shí)，測(cè)點(diǎn)平面的分度分布較好。

關(guān)鍵詞：靜壓箱；夾套式冷庫(kù)；溫度分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TB6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10023403

1 引言

隨著我國(guó)步入“十三五”這一新的發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，居民生活和物質(zhì)消費(fèi)水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民生鮮果蔬等食品消費(fèi)上的開(kāi)銷(xiāo)不斷增加，冷庫(kù)的發(fā)展體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平、科技力量乃至綜合國(guó)力等，中國(guó)冷庫(kù)建設(shè)的水平和數(shù)量從 20世紀(jì) 90 年代起有了實(shí)質(zhì)性的飛躍[1，2]。然而，中國(guó)大陸的冷庫(kù)建設(shè)較國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還存在諸如冷庫(kù)設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)為主、制冷設(shè)備自動(dòng)化程度低、管理粗放等問(wèn)題，具體表現(xiàn)為冷庫(kù)內(nèi)氣流、溫度分布不均、設(shè)備運(yùn)行能耗高且存在安全隱患等，而這些因素在加大冷庫(kù)運(yùn)行能耗的同時(shí)又影響了冷庫(kù)內(nèi)凍藏品的質(zhì)量[3]。

夾套式冷藏庫(kù)與普通冷藏庫(kù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于夾套庫(kù)庫(kù)內(nèi)流場(chǎng)分布均勻、單點(diǎn)溫度波動(dòng)較小、穩(wěn)態(tài)冷藏過(guò)程中庫(kù)內(nèi)整體空間溫差較小、庫(kù)內(nèi)平均風(fēng)速較低[4]。夾套庫(kù)空庫(kù)時(shí)溫度波動(dòng)能夠控制在±0.5℃以內(nèi)，滿庫(kù)時(shí)溫度波動(dòng)控制在±0.3℃；而普通冷藏庫(kù)空庫(kù)時(shí)溫度波動(dòng)在±2℃左右，滿庫(kù)時(shí)溫度波動(dòng)在±1.5℃左右，并且普通冷藏庫(kù)庫(kù)內(nèi)風(fēng)速較大，增加了貯藏果蔬的干耗[5]。夾套式冷庫(kù)的送風(fēng)原理如圖1所示。

夾套式冷庫(kù)采用孔板頂送風(fēng)[6]，回風(fēng)采用四面?zhèn)认禄仫L(fēng)方式，孔板吊頂在冷庫(kù)頂部與夾套壁頂板形成穩(wěn)靜壓箱，冷風(fēng)在自然重力以及壁面反彈力的作用下被送入靜壓箱內(nèi)。在靜壓箱內(nèi)，冷空氣動(dòng)壓逐漸被轉(zhuǎn)換為靜壓，在靜壓以及自身重力的作用下[7]，冷空氣垂直進(jìn)入冷庫(kù)貨物貯藏區(qū)，升溫后的流體從側(cè)下方或底部回風(fēng)口進(jìn)入夾套層并沿夾套上升，最終通過(guò)回風(fēng)口回到空氣處理段，形成一個(gè)完整的送、回風(fēng)過(guò)程。在夾套結(jié)構(gòu)、靜壓箱送風(fēng)方式的雙重作用下，庫(kù)體內(nèi)氣流呈現(xiàn)均勻流動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)一種高精度、低波動(dòng)的冷庫(kù)貯藏方式。

靜壓箱高度的變化直接影響到冷庫(kù)射流在出口處動(dòng)壓和靜壓的轉(zhuǎn)換過(guò)程，會(huì)影響到整個(gè)庫(kù)體內(nèi)部氣流的射流速度變化和庫(kù)內(nèi)氣體溫度的均勻程度[8]。該實(shí)驗(yàn)旨在研究在不同的靜壓箱高度下，采用一定送風(fēng)溫度、送風(fēng)風(fēng)速時(shí)，夾套庫(kù)庫(kù)內(nèi)不同高度截面的溫度分布變化，從而探究夾套庫(kù)內(nèi)流體的均勻性變化趨勢(shì)和規(guī)律。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

筆者利用冷凍冷藏技術(shù)教育部工程研究中心內(nèi)搭建的夾套式冷庫(kù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，冷庫(kù)尺寸為：2500 mm（長(zhǎng)）×2500 mm（寬）×2300 mm（高）。制冷系統(tǒng)采用低溫制冷機(jī)組作為冷源，60%乙二醇水溶液作為載冷劑，通過(guò)組合式冷風(fēng)柜向庫(kù)體內(nèi)部送入冷風(fēng)。庫(kù)體頂棚的送風(fēng)孔板與庫(kù)頂形成靜壓箱，吊頂采用滑輪裝置固定并可進(jìn)行升降調(diào)節(jié)，使靜壓箱高度在50～300 mm范圍內(nèi)變動(dòng)。夾套式冷庫(kù)如圖2所示，可升降式孔板如圖3所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)通過(guò)升降吊頂孔板，實(shí)現(xiàn)靜壓箱高度的變化，采用橫河無(wú)紙記錄儀和銅-康銅熱電偶對(duì)上述工況選取的測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行記錄，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5為不同靜壓箱高度下，庫(kù)內(nèi)1500 mm高度處相互間距為300 mm的7個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度分布曲線。由圖可知，隨著靜壓箱高度的不斷增加，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度在不斷升高，靠近庫(kù)體壁面的測(cè)點(diǎn)溫度要高于中心測(cè)點(diǎn)的溫度。在靜壓箱高度為50 mm時(shí)中心測(cè)點(diǎn)溫度為0.02℃，在靜壓箱高度為250 mm時(shí)，庫(kù)內(nèi)中心測(cè)點(diǎn)溫度為0.2℃，溫升較小。逐漸減小。

圖6為不同靜壓箱高度下，庫(kù)內(nèi)300 mm高度處相互間距為300 mm的7個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度分布曲線。由圖6可知，隨著靜壓箱高度的不斷增加，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度在不斷升高，靠近庫(kù)體壁面的測(cè)點(diǎn)溫度要低于中心測(cè)點(diǎn)的溫度。在靜壓箱高度為50 mm時(shí)中心測(cè)點(diǎn)溫度為0.16℃，在靜壓箱高度為250 mm時(shí)，庫(kù)內(nèi)中心測(cè)點(diǎn)溫度為0.23℃，溫升相對(duì)較小。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)以上兩種高度上，不同靜壓箱高度下測(cè)點(diǎn)的溫度分布進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)論。

（1）在測(cè)點(diǎn)高度為1500 mm處，由于測(cè)點(diǎn)平面距送風(fēng)口的距離較近，隨著靜壓箱高度的不斷增大，送風(fēng)射流的動(dòng)壓在靜壓箱內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)化為靜壓，導(dǎo)致中間測(cè)點(diǎn)和

靠近庫(kù)體壁面的測(cè)點(diǎn)溫度逐漸升高；隨著靜壓箱高度的不斷增加，測(cè)點(diǎn)平面的溫度梯度越來(lái)越小，庫(kù)內(nèi)流體溫度分布越來(lái)越均勻?？拷鼛?kù)體壁面溫度的測(cè)點(diǎn)由于遠(yuǎn)離送風(fēng)口，所以溫度相對(duì)中間測(cè)點(diǎn)溫度較高。在靜壓箱高度達(dá)到250 mm時(shí)，測(cè)點(diǎn)平面的分度分布達(dá)到最佳，說(shuō)明此時(shí)夾套式冷庫(kù)的溫度均勻程度較好。

（2）在測(cè)點(diǎn)高度為300 mm處，由于測(cè)點(diǎn)平面距回風(fēng)口的距離較近，隨著靜壓箱高度的不斷增大，送風(fēng)射流的動(dòng)壓在靜壓箱內(nèi)充分轉(zhuǎn)化為靜壓，導(dǎo)致中間測(cè)點(diǎn)和靠近庫(kù)體壁面的測(cè)點(diǎn)溫度逐漸升高；隨著靜壓箱高度的不斷增加，測(cè)點(diǎn)平面的溫度梯度逐漸增大，靠近庫(kù)體壁面溫度的測(cè)點(diǎn)由于靠近回風(fēng)口，所以溫度相對(duì)中間測(cè)點(diǎn)溫度較低，庫(kù)內(nèi)流體溫度較為均勻。在靜壓箱高度達(dá)到250 mm時(shí)，測(cè)點(diǎn)平面的分度分布達(dá)到最佳，說(shuō)明此時(shí)夾套式冷庫(kù)的溫度均勻程度較好。

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