包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证-论文.pdf

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1、第30卷第12期农业工程学报Vo1．30No．122014年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun．2014249包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证陈秀勤，卢立新，，王军，2(1．江南大学机械工程学院，无锡214122；2．江苏省食品先进制造装备技术重点试验室，无锡214122)摘要：差压预冷能够快速降温，是果蔬采后处理的重要方法，温度是整个过程的核心，为了更精准地监控预冷包装小环境的温度变化，该文充分考虑果品采

2、后的呼吸热和蒸腾潜热，建立包装箱内带衬垫层装球形果品的差压预冷数学模型，基于计算机流体力学，借助Fluent软件采用标准-s模型和SIMPLE算法，利用UDF(userdefinefunction)模块实现热源项的加载，模拟包装箱侧面上开孔率为11．2％的圆形、键槽形2种开孔工况下间隔、平方间隔和错位间隔3种排列果品的瞬态温度场，并进行试验测试比较，得到的温度变化与模拟结果吻合性较好，验证了所建模型的可靠性。平方间隔排列时果品的温度分布较均匀，间隔排列时整体预冷较慢；水果内部存在温度梯度，表面和中心温度相差

3、高达7℃左右；键槽形开孔利于冷风的横向扩散，错位间隔时较圆形开孔预冷均匀度提高约10％，温度低20C。预冷时建议开孔设计与内部果品的排列相协调改善气流组织，错位间隔排列时键槽形开孔较宜。关键词：包装；模型；数值方法；层装果品；差压预冷；温度场doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．12．031中图分类号：$609；TB69文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一12—0249—09陈秀勤，卢立新，王军．包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证[J]．农业工程学

4、报，2014，30(12)：249——257．ChenXiuqin，LuLixin，WangJun．Numericalsimul~ionandexperimentalverificationofforced-airprecoolingtemperaturefieldinsidefruitpackagingboxwithmultiple—layergrids[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineefing(Transactionsofth

5、eCSAE)，2014，30(12)：249-257．(inChinesewin1Englishabstract)成立，且平均化后无法反映流场的局部细节J。王0引言强等【]、孟志峰等[111、杨洲等[12J建立．s湍流模型，果蔬属于生体类物质，采后仍然进行着复杂的忽略呼吸和蒸腾作用的影响模拟果蔬的预冷流场。生命活动，不断消耗体内的养分。验证表明：果蔬在果蔬流通中衬垫被广泛用于产品的防护，产采后每推迟1d降温，货架期将缩短1～4周L1J。差销一体化的层装预冷包装能够提高冷链的效率，降压预冷作为1种高效经济简单

6、的强制通风预冷方低成本。本文进一步考虑果品呼吸热和蒸腾潜热，式，它通过风机的抽取作用，在包装箱两侧形成压建立包装箱内带衬垫层装球形果品的三维预冷模力差，迫使冷空气通过包装箱上的开孔，流经货物型，应用Fluent的UDF(userdefinefunction)接口将内部热量快速带走降低温度【2]。添加热源项，模拟了2种开孔包装箱内不同堆码的果差压预冷过程中，包装箱内气流比较复杂，传品温度场，并作差压预冷试验验证，为更精准地控热传质相互耦合。随着计算机技术的发展，更多的制水果的预冷环境、优化产品包装提供理论依据

7、。研究者采用数值模拟的方法进行流场计算，大大缩短了设计周期。郭亚丽等pJ、Hoang等L4J、王以忠1层装果品物理模型的建立等J基于多孔介质方法，模拟了多种果蔬的预冷过在实际生产中，大部分果品呈类球形，且大小比程；Zou等[6-7]建立伪多空介质模型研究了层装果品较均匀，其外包装结构设计要兼顾箱体的强度和气体的热传递和气流分布，但当果品与包装的当量直径的流通，一般要求：开孔总面积不能超过整个包装面比小于1O时，多孔介质方法中的连续性假设不再积的3％～5％，大于侧面总面积的10％；手提孔符合人机工程学，高于侧

8、面中心位置；包装箱长宽比为收稿日期：2013．10—10修订日期：2014．06—02基金项目：国家科技支撑计划(2011BAD24B01)：江苏省高校科研成1．5：1稳定性好，托盘适应性强[13-16]。本文采用规格为果产业化推进工程项目(JHB20l2．25)400mm~300mmx260mm的双层加固型瓦楞纸箱，作者简介：陈秀勤(1988一)，女，云南曲靖人，研究方向：运输包装。无锡江南大学机械工程学院，2