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敞开式冷藏陈列柜风幕气流组织优化研究

【摘要】:超市冷藏陈列柜是冷冻冷藏食品行业中普遍应用的产品,而其大部分的能量消耗是通过风幕损失的。风幕性能优劣决定了陈列柜内温度场是否均匀与稳定,同时决定着陈列商品的品质,同时也直接影响着制冷系统能耗。 本文以敞开式冷藏陈列柜风幕为研究对象,通过实验和数值模拟的方法分别对立式柜及卧式双岛柜风幕及气流组织的特性和基本原理进行了分析及优化研究。 针对本文实验采用的立式陈列柜及实验室环境,利用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、状态方程以及k-ε湍流模型,建立了陈列柜风幕及柜内空气流动的数学模型,并对其进行了数值模拟计算。同时,通过实验对陈列柜风幕及柜内的温度场和速度场进行了测定,并将实验测定结果与数值计算结果进行对比,验证了该模型的正确性。 在数值模型正确的基础上,对立式敞开式冷藏陈列柜的气流组织在双层风幕速度配比方面进行了优化研究。首先对立式柜的风幕特性进行了理论分析,研究各因素对陈列柜风幕气流组织和对风幕性能的影响。对双层风幕的不同速度配比方案进行了模拟计算,将计算得到的各方案的温度场与速度场进行比较分析,综合考虑了送风速度大小、柜内低温要求及冷空气外溢情况,确定了双层风幕速度优化方案,即外层风幕速度为0.455m/s,内层风幕速度为0.717m/s,此时为满足柜内低温要求时冷空气外溢最少的情况。 对于卧式敞开双岛式陈列柜的气流组织,针对其出口端面的两种不同送风口形式,即钣金导流板式和正六边形蜂窝(对边间距为4mm)形式,进行了实验研究和优化,在两种相同环境条件下通过实验测定两种出口端面形式的温度场及其温度波动性。实验数据表明,相比于钣金导流板出口端面,正六边形蜂窝大部分测点的温度均有所下降,大部分测点温度平均值降低幅度为11%-27.28%,所有测点的瞬态值都满足柜内温度要

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