冷库内气体流场分析及优化设计

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目前,冷库使用广泛,在冷库运行过程中,库内空气的流动状态对货物的冷却或贮藏有较大的影响,因此,了解冷库库内流场的分布特性及影响因素有助于装置的合理设计和使用。然而,冷藏库流场的设计一直是个难题。为了获取冷藏库内流场的信息,传统的方法是进行实验测量或作流场可视化研究。这些做法在实际运用中都具有很大的局限性,而且也不可能获得整个流场内详尽的信息。CFD(computationalfluiddynamics)技术具有成本低、速度快、资料完备、可以模拟真实及理想条件等优点。近年来,由于人们生活水平的提高,顾客对食品的安全、品质提出了更高的要求,加上政府部门的重视,CFD在食品制冷中的应用研究得到了广泛的开展。CFD应用的场合涉及到冷藏库、真空冷却、陈列柜等多个方面。在这样的背景下,本文的研究“冷库内气体流场分析与优化设计”具有一定的实用价值,对提高我国冷库设计水平、节能以及改善贮藏环境有现实意义。 目前,对冷库的CFD研究集中在空库,因此本文在前人研究的基础上,将研究对象定为一装有货物的实际冷库,考虑了货物的堆放位置和呼吸热对冷库流场、温度场的影响,并将其反应在建立的物理、数学模型中,由计算机计算得出流场、温度场、压力场的结果;同时对冷库温度场进行了实验测量,以此来验证本文建立模型的准确性。随后对相同冷库做了优化设计,设计主要研究两台风机吹风制冷的情况,通过对各种方案得出的流场、温度场结果进行对比,讨论了两台风机最佳摆放方式及风机风速、间距对冷库温度场的影响,真正做到了利用CFD技术代替实验进行冷库设计的预测与优化。 冷库作为冷藏链至关重要的一个环节,经常会有货物的进出,冷库门是货物流通的渠道。而开门时,外界空气不可避免地进入冷库,这会对冷库的温度场产生影响,从而直接影响到货物贮藏的质量,鉴于这种情况,本文对开关门过程进行了研究,以温度场为研究目标,采用CFD技术进行了非稳态模拟,得出了开、关门各20s过程的温度场结果,并对此进行了讨论和分析,为进一步的深入研究及提出优化措施打下了很好的基础。
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