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速冻隧道流场模拟及隧道的优化设计

【摘要】:从20世纪80年代开始,我国冷冻食品行业发展迅速,品种和数量与日俱增。速冻食品在冷却隧道内冷却时,受风速、风量影响很大,不合理设置会导致速冻食品表面的水分干燥升华、表皮破裂等缺陷。冷却隧道结构影响流场的均匀性,合理的隧道结构可以降低传送带内外侧的温度差,提高冷却效率,减少能源消耗。开展冷却隧道数值模拟可以预测食品的冷却效果,优化风速、风量等工艺条件及风机位置、折流板尺寸等隧道结构,为企业节省运行成本,提高速冻产品质量。本文应用FLUENT软件对一个速冻装置的冷却隧道进行数值模拟,分析冷却隧道内速度场和温度场随送风速度的变化规律,根据温差的变化确定最佳的送风速度。在这个较为合理的送风速度的条件下,增设折流板,进一步模拟分析冷却隧道结构对冷却效率改善的效果。通过本文的研究发现:(1)当送风速度由12m/s提高到13m/s、14m/s时,速度场中速度较低的区域范围有所减小,速度场的均匀性有所改善;当送风速度由14m/s提高到15m/s时,速度场的分布没有明显变化。(2)当送风速度由12m/s提高到13m/s、14m/s、15m/s时,温度场中温度最大值有所减小,低温区域的范围有所扩大,温度场的均匀性也有所改善。(3)在考虑冷量的充分利用和节能原则基础上,综合对速度场和温度场的分析可以得出,冷风机送风速度为14m/s时较为合理。(4)在送风速度为14m/s的前提下,加设折流板后速度场中速度较低的区域范围有所减小;温度场中低温区域的范围有所减小,传送带上内外侧温差减小。本文研究表明,冷却隧道送风速度以14m/s为佳,加设折流板可以进一步改善气流流场和温度场的分布均匀性。

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