冷藏車廂內溫度波動特性分析

2014-04-06 李錦 韶關學院

  為了控制冷藏車廂內的溫度波動,運用頻域分析法對造成冷藏車廂內溫度波動的4 種溫度擾動等因素進行了研究。研究結果表明: 在保持車廂體積、當量換熱面積、傳熱系數不變,減小系統交接頻率,可對各溫度擾動進行衰減; 保持αF 與ρсν 的比值不變,可調整制冷機組運行頻率及融霜頻率處于系統衰減域,或使得制冷與融霜溫度擾動的相角相同,達到對這兩種擾動進行衰減的目的; 減小車廂內外表面的對流換熱系數、減少當量換熱面積、減小車輛當量滲風孔面積越小、使車廂外表面顏色變淺、增大車速的變化頻率等可達到降低車廂內溫度波動的效果。

1、引言

  冷藏運輸過程中,冷藏車廂內的溫度出現時高時低溫度波動,當溫度波動過大時,將造成車內溫度高于易腐食品最佳保存溫度條件,同時引起車廂內所運易腐食品表面結露,影響易腐食品的保質期,造成對易腐食品品質保證不利影響。然而,影響車廂內溫度高低波動的因素眾多,以往對于車廂內的溫度波動與均勻性的影響因素研究多數是建立在冷藏運輸過程的數值模擬與試驗基礎上,而在理論分析方面,主要是通過拉普拉斯變化求傳遞函數的形式對冷藏庫內溫度變化進行分析,以及利用頻域分析法對冷庫溫度波動特性進行了理論與試驗分析。真空技術網(smsksx.com)認為冷藏車就如一座運動的冷庫,對于控制冷庫溫度波動的一些研究方法同樣適用于冷藏車,但車輛行駛是一個動態過程,行駛過程除了考慮車外環境溫度的波動、制冷機組正常條件下的周期開停、周期性除霜等因素之外,車廂內空氣泄漏造成廂內溫度的波動的因素不可忽視,同時車外環境溫度與冷庫也有所不同。因此,對造成冷藏車廂內溫度波動規律進行分析,找出影響溫度波動的相關參數,并提出控制車廂內溫度波動的方法進行研究很有工程價值與實際意義。

2、車廂內溫度波動模型

  引起冷藏車廂內溫度波動的因素分為非周期性的溫度擾動( 如車廂裝卸貨過程引起的溫度波動、車輛行駛快慢對車廂內溫度引起的波動等) 與周期性的溫度波動( 如車廂外環境溫度波動、制冷機組正常情況下的周期性開停、周期性除霜等引起的溫度波動等) 2 類。車輛在行駛過程中一般會較長時間基本上保持在一定速度規律行駛,因此在后續的研究過程中將車輛運行速度引起的車廂內溫度波動假設成為一個周期性的溫度波動。

  建立數學模型時,假設車廂內的貨物沒有呼吸熱產生; 車廂內溫度各區域分布均勻; 把車廂壁面視為單層均質廂體; 忽略車廂內溫度的不規則、非周期性的溫度波動影響; 假設車輛行駛過程車廂漏氣造成的溫度波動為周期性溫度擾動。

4、結論

  (1) 在保持車廂體積、當量換熱面積、傳熱系數不變的情況下,可通過增大車廂體的比熱容、廂體材料密度等,減小系統交接頻率,對各溫度擾動進行衰減;

  (2) 在即保持αF 與ρсν 的比值不變,可通過調整制冷機組運行頻率及融霜頻率處于系統衰減域,來對這兩種擾動進行衰減。另外,當制冷與融霜溫度擾動的相角相同時,此時溫度振幅最小;

  (3) 減小車廂內外表面的對流換熱系數、減少當量換熱面積、提高車輛的氣密性( 即減小車輛當量滲風孔面積越小) 、減少車廂內外的溫差( 如使車廂外表面顏色變淺) 、增大車速的變化頻率等可達到降低車廂內溫度波動的效果。