果蔬保鲜运输液氮充注气调汽化器的设计与试验

摘要

气调保鲜运输是目前较为先进的果蔬保鲜运输技术之一，它具有效率高、环保、保鲜成本低、保鲜率高等优点。其是通过对保鲜环境的气体成分进行调控，从而抑制果蔬的正常呼吸，延长果蔬保鲜周期。为了提高气调效率，防止液氮对果蔬产生冷冻伤害，本文对气调保鲜运输装备的汽化器进行了重新设计，并进行了试验。其主要研究内容及结果如下：
　　（1）通过查阅文献对国内外的气调保鲜技术进行了分析，总结了当前低温换热器的研究现状，并着重分析了翅片管汽化器的传热和结霜特性。为汽化器的优化设计提供了理论基础。
　　（2）为了进一步增强气调保鲜运输装备的气调效率，对果蔬保鲜用液氮充注式汽化器进行了重新设计，并且搭建了液氮充注式汽化器试验平台，液氮汽化试验以汽化器翅片间距和迎面风速为试验因素，分别进行单因素试验，得出了不同翅片间距和迎面风速条件下，汽化器出口温度、壁面温度以及结霜量的变化规律，对试验结果分析得出：迎面风速越大，汽化器换热效果越好，随汽化器出口温度的升高，结霜厚度逐渐变小；相较于翅片间距，汽化器迎面风速对汽化器壁面温度和出口温度的影响较大；当汽化器迎面风速为0m/s时，随翅片间距的增大，汽化器出口温度和壁面温度逐渐升高，汽化器的换热效果也越好；当汽化器迎面风速为0.8m/s时，随汽化器翅片间距的减小，汽化器翅片的结霜速度逐渐变慢，出口温度和壁面温度逐渐升高，汽化器换热效果逐渐变好。
　　（3）对保鲜厢体内的降氧特性进行了试验分析。分析了不同条件下厢体内的降氧速度及隔板处温度的变化。结果表明：在回风道风速为6m/s，初始温度为5℃，相对湿度80％条件下，随翅片间距的增大，厢体内降氧速度越慢，汽化器出口温度及隔板处温度逐渐升高；翅片间距4mm，初始温度为5℃，相对湿度80%条件下，回风道风速越大，厢体内降氧速度较慢，汽化器出口温度及隔板处温度均出现上升趋势；翅片间距为4mm，相对湿度80%，回风道风速为6m/s条件下，初始温度越高，化器出口温度及隔板处温度也相应较高，厢体内氧气浓度变化较小。
　　（4）为了掌握液氮充注气调对厢体内流场的影响，搭建了液氮充注气调试验平台，研究了不同汽化器的翅片间距、回风道风速、初始温度条件下厢体内的温度场和相对湿度场的均匀性变化。结果表明：翅片间距对厢体内的温度场及相对湿度场的均匀性有一定影响，翅片间距为7mm时均匀性相对较好，翅片间距为4mm时均匀性相对较差；回风道风速越大，厢体内温度场的均匀性越好，相对湿度场均匀性越差；初始温度越高，温度场和相对湿度场越均匀。
　　通过对汽化器的理论建模，结霜和传热特性的分析与研究，以及对厢体内降氧速度、隔板温度和流场均匀性的分析完成了整个汽化器的设计，为新一代气调装备的研制提供了参考。

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1前言

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3低温换热器的研究现状

1.4主要研究内容

1.5技术路线

2翅片管式汽化器的研究现状

2.1翅片管式汽化器的特点

2.2翅片管式汽化器传热特性的研究现状

2.3汽化器结霜特性的研究现状

2.4本章小结

3汽化器汽化模型的建立

3.1汽化器的结构参数

3.2计算几何参数

3.3空气侧干表面传热系数

3.4空气侧当量表面传热系数的计算

3.5总传热系数的计算

3.6传热模型建立

3.7本章小结

4 液氮充注用汽化器的设计与试验

4.1试验目的

4.2.汽化器的设计

4.3试验平台

4.4试验设计

4.5结果及分析

4.6模型求解与试验结论的验证

4.7本章小结

5厢体流场及降氧特性试验

5.1试验平台

5.2试验材料与方法

5.3试验结果与分析

5.4本章小结

6 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论与不足

致谢

参考文献

附录A 汽化器及其附件图纸

附录B试验数据

附录C 在读硕士期间科研成果