食品冷冻冷藏陈列柜若干问题的研究

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食品冷冻冷藏陈列柜若干问题的研究
陈奇1胡鹏辉:
(1.河南省国防工业设计研究院有限公司,河南郑州450000;
2.煤炭工业郑州设计研究院有限公司,河南郑州450007)
脯要]从陈列柜的风幕、制冷系统、结霜与融霜、柜内温度分布及热负荷等方面介绍了食品冷冻冷藏陈列柜的研究现状强进袅,指出了目前陈列柜存在的一些问题,最后缔食品冷冻冷藏陈列柜的研究趋势进行了简单的分析。

睽键词】陈列桓;结霜;温度分布
近年来,食品中毒导致人员伤亡的事件屡有发生,人们对食品安全问题越来越关注。

城市众多消费者中,80%以上的消费者认为超市食品安全状况好于批发市场和农贸市场,50%左右的高收N阳中等收入阶层只到超市购买食品,超市中易变质食品都用冷冻冷藏陈列柜进行储存。

有关调查表明:目前大多超市冷穗魏黟0柜内的食品温度都达不到卫生标准,这给食品的质量造成很大的危害。

目前,超市内食品的冷冻冷藏是食品冷链里最薄弱的环节。

为了改善食品冷冻冷藏陈列柜的性能,国内外学者开展了许多卓有成效的工作,本文主要对近几年国外内的一些研究成果及发展动态进行总结和分析,希望对以后的研究有所帮助。

1风幕的模拟及优化
陈列柜既要保持柜内较低的温度,又要求有足够大的开放区域方便顾客购买。

因此,常用冷风幕来隔离陈列柜内外高低温环境。

但目前风幕存在阻隔热渗透效率低、冷却效果不好、冷量损失较大等问题。

影响风幕性能的主要因素有:风幕的层数、射流厚度、射流宽度、柜门的高度、射流的初始参数6应嘘、紊流度等》以及空气幕两侧的温羞等。

目前,研究风幕流动特性的主要方法为用数值模拟的方法对陈列柜风幕的流动特性进行研究,数学模型一般用k—E紊流两方程模型。

为了便于模拟,一般都假设流动为稳态紊流、忽略粘性耗散和热辐射、密度变化只考虑动量方程与体积力有关的项等,数值计算方法—般采用有限差分法,模拟软件主要有FL U EN T和PH O EN l C S软件。

也有学者利用动态粒韵塞度成像技术和T i C I。

烟雾技术对陈列柜风幕流动特性进行可视化实验研究。

i匝过对风幕速度场、温度场的模拟,提出了一些优化风幕设计的有效措亩k j
2制冷系统的优化
21蒸发器
作为制冷系统的重要组成部分,蒸发器的设计是否合理,对陈歹4柜的节能效果影响非常大。

研究表明:采用合理的翅片间距组合,能够降低蒸发器结霜带来的不利影响:采用模块化蒸发器,不间断的制冷及热气融霜,能明显阿氏能耗,减小柜内温度波动:将蒸发器分级,温度较高的那一级负责空气的预冷,第二级采用温度较低的蒸发器部分,可以节约电能、减少融霜次数及融霜加热量:使用高效合理的蒸发器,在结霜工况下,高效蒸发器与普通铜管铝翅片蒸发器相比具有传热效率高、制冷能力强、融霜周期长、融霜时间短、功率消耗低、节能效果好、有利于陈列柜内温度稳定等优点,对柜内冷藏冷冻食品的质量有利。

22结霜与融霜
蒸发器结霜不仅会减少蒸发器表面的换热系数,而且会增加空气流过蒸发盘管的阻力,从而减少空气的流量,甚至还会减少陈列柜蒸发器的制冷能力,这对陈列柜的性能影响很大。

陈列柜的结霜量与环境相蹦显度有关,环境相对湿度越大,结霜塞越多。

陈列柜的融霜方式有自然融霜、电加热融霜、热气融霜。

自然融霜比较节能,但融霜时间长,目前超市陈列柜系统中使用较少;电加热融霜简单可行,目前使用较普遍,但热量利用率较低;热气融霜传热效果好,融霜时间短,柜内温升小,但其控制较复杂,且对蒸发器盘管耐压性要求高。

融霜周期越长,相应的融霜时间就长,将使艮黟0柜的温升过高,影响陈列柜的性能,因而应减!I,融霜周期。

但频繁融霜不但使系统变得复杂、能耗增加,同时可靠性和寿命要下降。

合理的融霜周期则与柜温控制高低、柜结构以及柜性能啪}环境湿温度条件等因素有关,其运行周期的选择不应使柜内温度回升值超过柜内规定值。

由于冬季的超市相对湿度远小于夏季,结霜量相应减少,因而其合适融霜周期数应只有夏季的50%。

目前,融霜控制方式大多采用定时融霜和稳控融霜,定时融霜简单易行但无法准确控制融霜效果,温度控制融霜因为要保证不超过柜内的某一温度,将会导致融霜不彻底;即时融霜可以缩短融霜时间、刚氏能耗、提高柜内温控精度,仍有一些问题需要解决,所以没有普遍采用。

23压缩机
从可靠、节能和低投资出发,商用陈列柜宜用半封闭活塞式压缩机,而非全封闭涡旋式压缩机;压缩冷凝机组的效率是陈列柜能耗的关键,取决于压缩机的结构和冷凝机组能否适应陈列柜的变工况运行。

如果采用多机并联机组,则能根据负荷的不同,依次停止压缩机,提高运转效率。

研究运行表明f5j:用二台并联机组可以节能17%,而用合理设计的三台并联机组,节能可达200/o。

采用机组并联不仅运行节能,还能满足超市不同冷藏温度的要求。

24制冷荆
国内外部分学者对制冷剂的替代问题进行了研究,目前所研究替代R22的制冷剂有R134a、R407c等。

但R134a代替R22作为陈列柜制冷源工质时,润滑油需选用醋类油,且R134a价格昂贵,增加了系统投资。

采用R407c时,涡旋压缩机需采用中间注液循环。

3陈列柜温度分布的研究
食品的冷藏温度—般为O~5℃,温度过高会增加食品内细菌的繁殖,影响食品质量:温J蔓i谢氏,会使食品冻伤。

研究表明:目前的食品昏黟4柜内温度分布很不均匀,以立式敞开式陈列柜为例,其上层搁架内的温度比底层搁架内的温度低,货架后部的温度比前部低。

研究表明:搁架的前部温度比后部温度高5K左右,前排食品温度比后排食品温度高2—40C,顶排搁架的平均温度比底排搁架的平均温度大约低20C。

4陈列柜热负荷的研究
髂黟0丰巨的熟负荷主要由柜壁与外界传导漏热、辐射换热:外界空气渗透热负荷、遗留热负荷、防露器加热负荷、灯光和风扇散热这六部分组成,其中渗透热负荷所占比例最大,风扇散热占比例最小瞄一710嘲匠陈列柜熟负荷,有利于降低萁制冷忉组的耗功。

有研究表明:根据营业情况,合理使用夜间帘或夜间遮盖、合理安排柜内的照明,有利于节约能源和刚氏压缩机的磨损率:以及根据相关温湿度的变化情况及时调整防露加热器的功率,有利于喇氏防露器加热负荷,节省运行费用:在保证风幕正常工作的前提下,降低环境相对湿度t!z葡J于降低系统负荷。

5结论
目前,食品冷冻冷藏陈列柜的研究取得较快的进展,特别在如何通过忧化风幕、改进制冷系统及部件来降低陈列柜能耗、防洌柜热负荷的组成及计算、柜内温度分布以及食品温度较高等方面成果显著,但对如何改善柜内温度分布和例氏食品核,b韫度的研究较少。

柜内的冷冻冷藏温度和食品核心温度是确保食品安全的关键因素,对这方面的研究是今后的主要研究方向之一。

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‰[参考文献】,Ⅲ曹晓林.牛璐琳.吴业正.食品陈列柜冷风幕的可视化研究及换热饥理分析_田.流体机械.1999.
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