蓄冷劑模塊凍結(jié)時(shí)間試驗(yàn)研究

周華東

（松下冷鏈（大連）有限公司 大連 116600）

引言

蓄冷劑模塊可在低溫下吸收并儲(chǔ)存大量冷量，而在溫度較高時(shí)又能放出大量冷量，較長時(shí)間保持自身及周圍小范圍內(nèi)的低溫環(huán)境?；谝陨咸攸c(diǎn)，蓄冷劑模塊首先需要在蓄冷劑凍結(jié)柜中先凍結(jié)后再被應(yīng)用在配送過程中，當(dāng)蓄冷劑融化后將再次被送入蓄冷劑凍結(jié)柜中進(jìn)行再次凍結(jié)，如此循環(huán)，反復(fù)使用。

2020年11 月，《商品無接觸配送服務(wù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，意味著“無接觸配送”已經(jīng)被廣大商家及顧客所接受并這被廣泛應(yīng)用。為保證蔬菜、水果、肉類、海鮮等商品顧客到手的新鮮度，全程冷鏈配送是關(guān)鍵！目前，冷鏈運(yùn)輸?shù)姆椒ㄓ泻芏?，而且效果也都很好，但由于顧客不集中，除了考慮低溫保證的同時(shí)還要考慮配送的成本，蓄冷劑模塊由于具有保溫效果持久、可循環(huán)使用、價(jià)格低的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于廣大居民的冷鏈訂單配送中。

對于一臺(tái)蓄冷劑凍結(jié)柜來說，如果蓄冷劑模塊的凍結(jié)時(shí)間越短，數(shù)量越多，除了會(huì)大大提高蓄冷劑模塊的利用率外，還會(huì)大大節(jié)省商家的運(yùn)營成本。本文通過在同一臺(tái)蓄冷劑凍結(jié)柜中擺放不同數(shù)量的蓄冷劑模塊進(jìn)行對比凍結(jié)試驗(yàn)，研究如何在在保證凍結(jié)溫度的前提下，最大限度的凍結(jié)蓄冷劑模塊的數(shù)量，從而提高蓄冷劑模塊的利用率。

1 試驗(yàn)研究

選取一種規(guī)格的蓄冷劑模塊為試驗(yàn)樣本：長29 cm，寬18 cm，厚3.5 cm。凝固點(diǎn)為-29 ℃，在試驗(yàn)凍結(jié)過程中蓄冷劑模塊要達(dá)到-29 ℃且內(nèi)部蓄冷劑為固態(tài)時(shí)才算凍結(jié)合格。環(huán)境溫度為25 ℃。

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

1）松下蓄冷劑凍結(jié)柜1 臺(tái)

型號(hào)：BYF-1200

有效容積：8.4 L

輸入功率：5.7 kW

制冷劑：R404A

內(nèi)部尺寸： 72.4 cm×109.2 cm×177.4 cm（長×深×高）

2）HIOKI 溫度記錄儀1 臺(tái)

3）熱電偶，測量誤差±1 ℃

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1 100 塊蓄冷劑凍結(jié)試驗(yàn)

1）將100 塊蓄冷劑模塊在常溫狀態(tài)下放入蓄冷劑凍結(jié)柜。

蓄冷劑模塊分前后兩層，上下五層進(jìn)行擺放，蓄冷劑模塊與模塊之間留有一定的間隙但于冷風(fēng)循環(huán)。圖1為前層的擺放狀態(tài)，后層擺放狀態(tài)與前層一致。

圖1 前層的擺放狀態(tài)

2）柜內(nèi)上下五層中心位置各設(shè)一個(gè)溫度檢測點(diǎn)。凍結(jié)柜設(shè)定-38 ℃。柜內(nèi)有氣流循環(huán)。

3）試驗(yàn)布置結(jié)束，關(guān)閉柜門，數(shù)據(jù)記錄開始。

4）試驗(yàn)結(jié)果：14 h 后，各溫度檢測點(diǎn)溫度均達(dá)到-29 ℃以下。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2。

圖2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.2.2 120 塊蓄冷劑凍結(jié)試驗(yàn)

1）將120 塊蓄冷劑模塊在常溫狀態(tài)下放入蓄冷劑凍結(jié)柜。

蓄冷劑模塊分前后兩層，上下六層進(jìn)行擺放，蓄冷劑模塊與模塊之間留有一定的間隙但于冷風(fēng)循環(huán)。圖3為前層的擺放狀態(tài)，后層擺放狀態(tài)與前層一致。

圖3 前層的擺放狀態(tài)

2）柜內(nèi)上下六層中心位置各設(shè)一個(gè)溫度檢測點(diǎn)。凍結(jié)柜設(shè)定-43 ℃。柜內(nèi)有氣流循環(huán)。

3）試驗(yàn)布置結(jié)束，關(guān)閉柜門，數(shù)據(jù)記錄開始。

4）試驗(yàn)結(jié)果：8 h 后，各溫度檢測點(diǎn)溫度均達(dá)到-29 ℃以下。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4。

圖4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.2.3 160 塊蓄冷劑凍結(jié)試驗(yàn)

1）將160 塊蓄冷劑模塊在常溫狀態(tài)下放入蓄冷劑凍結(jié)柜。

蓄冷劑模塊分前后兩層，上下五層進(jìn)行擺放，蓄冷劑模塊與模塊之間留有一定的間隙但于冷風(fēng)循環(huán)。圖5為前層的擺放狀態(tài)，后層擺放狀態(tài)與前層一致。

圖5 前層的擺放狀態(tài)

2）柜內(nèi)上下五層中心位置各設(shè)一個(gè)溫度檢測點(diǎn)。凍結(jié)柜設(shè)定-43℃。柜內(nèi)有氣流循環(huán)。

3）試驗(yàn)布置結(jié)束，關(guān)閉柜門，數(shù)據(jù)記錄開始。

4）試驗(yàn)結(jié)果：13.5 h 后，各溫度檢測點(diǎn)溫度均達(dá)到-29 ℃以下。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖6。

圖6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1 各試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如表1

表1 各試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從蓄冷劑模塊的凍結(jié)速度來看，在同樣的工況下，最底層的凍結(jié)速度最快，第一層的凍結(jié)速度最慢。

1）從蓄冷劑模塊的凍結(jié)溫度來看，在所有模塊均達(dá)到凍結(jié)要求的前提下，第一層的溫度最高，第五層的溫度最低。

例如：在160 塊蓄冷劑凍結(jié)試驗(yàn)中，當(dāng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求（凍結(jié)13.5 h）時(shí)，第一層溫度為-31.03 ℃，第五層溫度為-42.19 ℃。

2）從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，在凍結(jié)柜設(shè)定為-43 ℃的情況下，凍結(jié)120 塊蓄冷劑模塊用時(shí)8 h，凍結(jié)160 塊蓄冷劑用時(shí)13.5 h。

3）在最初凍結(jié)的2 h 內(nèi)，蓄冷劑由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)降溫速度很快，越接近蓄劑凝固點(diǎn)時(shí)降溫速度越慢。

從以上數(shù)據(jù)看，蓄冷劑模塊的凍結(jié)速度跟凍結(jié)柜設(shè)定溫度、蓄冷劑擺放位置及蓄冷劑一次性凍結(jié)數(shù)量有關(guān)系。從蓄冷劑開始凍結(jié)直至完全凍結(jié)所需時(shí)間最長。

3 結(jié)論

通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的分析，得出以下結(jié)論：

1）在冬季氣溫比較低時(shí)，對蓄冷劑模塊需求量比較少或使用頻率比較低的情況下，可以將蓄冷劑凍結(jié)柜的溫度設(shè)定在-38 ℃，這樣即可以省電又能滿足客戶對蓄冷劑的需求；

2）在夏季氣溫比較高時(shí)，對蓄冷劑模塊需求量比較大且使用頻率比較高的情況下，則需要將蓄冷劑凍結(jié)柜的溫度設(shè)定在-43 ℃，這樣柜內(nèi)蓄冷劑模塊的數(shù)量可以擺放到120 塊或160 塊，客戶可以根據(jù)實(shí)際使用頻率進(jìn)行選擇。

3）在蓄冷劑模塊的擺放時(shí)，要將剛剛放入的蓄冷劑模塊盡量放在下層，這樣可以減少凍結(jié)時(shí)間。

本研究旨在為蓄冷劑模塊的實(shí)際應(yīng)用提供實(shí)測數(shù)據(jù)。另外，本研究只針對一種規(guī)格的蓄冷劑模塊進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其他規(guī)格的蓄冷劑模塊的凍結(jié)情況還需要進(jìn)一步研究，用更多的實(shí)測數(shù)據(jù)為客戶的實(shí)際使用提供更多的依據(jù)。