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食品凍結(jié)過程中冷庫(kù)節(jié)能過程
時(shí)間：2015-10-27編輯：庫(kù)華制冷瀏覽：
近年來隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)冷凍冷藏食品的依賴度越來越高。冷庫(kù)行業(yè)得到快速發(fā)展的同時(shí)，冷庫(kù)的能耗也逐年升高。在―節(jié)能減排的大背景下，冷庫(kù)的節(jié)能研究得到越來越多的關(guān)注。
冷庫(kù)中食品加工程包括冷卻、冷藏和凍結(jié)等，不同的食品加工過程具有不同的特點(diǎn)以及工藝要求，然而，現(xiàn)有的冷庫(kù)的節(jié)能優(yōu)化研究大都單純地從冷庫(kù)動(dòng)力系統(tǒng)的角度出發(fā)，并未充分考慮不同食品加工過程的區(qū)別。
首先，針對(duì)冷庫(kù)內(nèi)帶包裝食品的凍結(jié)過程，建立單體包裝食品的凍結(jié)過程模型。使用焓法建立食品內(nèi)部傳熱過程模型，以自然對(duì)流和輻射換熱處理食品自身與包裝之間的空氣層內(nèi)部的傳熱，使用CFD方法模擬食品周圍的空氣溫度以及食品對(duì)流換熱系數(shù)，庫(kù)華制冷后通過迭代方法對(duì)包裝食品的凍結(jié)過程進(jìn)行模擬。通過不同包裝分割肉的凍結(jié)實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)于凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)，建立凍結(jié)過程工藝要求評(píng)價(jià)指標(biāo)。然后，分別建立凍結(jié)間內(nèi)間歇進(jìn)貨方式下食品凍結(jié)過程中的庫(kù)房空氣模型、食品凍結(jié)模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、制冷系統(tǒng)模型等動(dòng)態(tài)模型。
以食品凍結(jié)過程能耗為目標(biāo)，以制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量作為凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程的控制變量，計(jì)算制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式。使用迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對(duì)于凍結(jié)間食品凍結(jié)過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題進(jìn)行求解。在蒸發(fā)溫度保持不變或冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量保持不變，以及兩者皆可隨意變化的條件下，凍結(jié)速率約束條件下的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式能夠獲得比凍結(jié)時(shí)間約束條件下的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式更好的節(jié)能效果。對(duì)于一個(gè)有多個(gè)凍結(jié)間的實(shí)際冷庫(kù)，建立庫(kù)房模型和制冷系統(tǒng)模型，對(duì)其實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。在全年各月不同氣象參數(shù)和各月不同冷庫(kù)產(chǎn)量下，分別對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)行方式和分段凍結(jié)方式進(jìn)行全年工況模擬，結(jié)果表明，采用分段凍結(jié)系統(tǒng)，根據(jù)各月凍結(jié)食品產(chǎn)量，采用不同的凍結(jié)時(shí)間，增加了冷庫(kù)內(nèi)同時(shí)投入使用的凍結(jié)間的數(shù)量，提高系統(tǒng)的COP值，減少冷風(fēng)機(jī)的耗能和散熱負(fù)荷，能夠獲得比較好的節(jié)能效果。
冷庫(kù)中食品加工程包括冷卻、冷藏和凍結(jié)等，不同的食品加工過程具有不同的特點(diǎn)以及工藝要求，然而，現(xiàn)有的冷庫(kù)的節(jié)能優(yōu)化研究大都單純地從冷庫(kù)動(dòng)力系統(tǒng)的角度出發(fā)，并未充分考慮不同食品加工過程的區(qū)別。
首先，針對(duì)冷庫(kù)內(nèi)帶包裝食品的凍結(jié)過程，建立單體包裝食品的凍結(jié)過程模型。使用焓法建立食品內(nèi)部傳熱過程模型，以自然對(duì)流和輻射換熱處理食品自身與包裝之間的空氣層內(nèi)部的傳熱，使用CFD方法模擬食品周圍的空氣溫度以及食品對(duì)流換熱系數(shù)，庫(kù)華制冷后通過迭代方法對(duì)包裝食品的凍結(jié)過程進(jìn)行模擬。通過不同包裝分割肉的凍結(jié)實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)于凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)，建立凍結(jié)過程工藝要求評(píng)價(jià)指標(biāo)。然后，分別建立凍結(jié)間內(nèi)間歇進(jìn)貨方式下食品凍結(jié)過程中的庫(kù)房空氣模型、食品凍結(jié)模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、制冷系統(tǒng)模型等動(dòng)態(tài)模型。
以食品凍結(jié)過程能耗為目標(biāo)，以制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量作為凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程的控制變量，計(jì)算制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式。使用迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對(duì)于凍結(jié)間食品凍結(jié)過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題進(jìn)行求解。在蒸發(fā)溫度保持不變或冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量保持不變，以及兩者皆可隨意變化的條件下，凍結(jié)速率約束條件下的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式能夠獲得比凍結(jié)時(shí)間約束條件下的庫(kù)華制冷優(yōu)運(yùn)行方式更好的節(jié)能效果。對(duì)于一個(gè)有多個(gè)凍結(jié)間的實(shí)際冷庫(kù)，建立庫(kù)房模型和制冷系統(tǒng)模型，對(duì)其實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。在全年各月不同氣象參數(shù)和各月不同冷庫(kù)產(chǎn)量下，分別對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)行方式和分段凍結(jié)方式進(jìn)行全年工況模擬，結(jié)果表明，采用分段凍結(jié)系統(tǒng)，根據(jù)各月凍結(jié)食品產(chǎn)量，采用不同的凍結(jié)時(shí)間，增加了冷庫(kù)內(nèi)同時(shí)投入使用的凍結(jié)間的數(shù)量，提高系統(tǒng)的COP值，減少冷風(fēng)機(jī)的耗能和散熱負(fù)荷，能夠獲得比較好的節(jié)能效果。
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