（制冷及低温工程专业论文）立式敞开式集中送风式陈列柜模拟与实验研究.pdf

j 一 l a p p i n s t i t u t eo fr e f r i g e r a t i o n & c r y o g e n i c s s c h o o lo fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g s h a n g h a ij i a ot o n gu n i v e r s i t y s e p t e m b e r2 0 0 9 - l - i 同意 版， 论文 缩印 l l 镰 上海交通大学博士学位论文答辩决议书 所在 姓名余克志学号0 0 2 0 2 0 9 0 3 3制冷及低温工程 学科 指导教师 丁国良 答辩 2 0 0 9 0 9 2 8 答辩 徐汇校区机械动力楼3 0 1 室 日期地点 论文题目 。 立式敞开式集中送风式陈列柜模拟与实验研究 投票表决结果：7 7 7( 同意票数实到委员数应到委员数)答辩结论：硒通过口未通过 评语和决议： 余尧志同学的博士论文“立式敞开式集中送风式陈列柜模拟与实验研究”针对常规超市 陈列柜柜温波动过大和能耗过高的问题，开发研制新型的集中送风式陈列柜，并从实验和数 值模拟两方面对集中送风式陈列柜的温度特性和节能特性进行了研究。选题结合工程实际， 研究具有重要的理论意义和实用价值。 该博士论文的主要创新性工作为：1 ) 建立了基于双流体改进模型的陈列柜风幕模型，该 模型既考虑陈列柜外空气的层流流动特点，又兼顾了风幕蜂窝状的几何结构。2 ) 开发出集中 送风式陈列柜温度快速仿真模型，用该模型可以快速准确计算集中送风式陈列柜的温度分 布。3 ) 提出了集中送风式陈列柜的送风控制策略，该方案可通过室外温度的变化而切换不同 的送风方式，实现节能。 该博士论文工作理论分析正确，实验数据可靠，论文写作条理清楚，在答辩过程中回答 问题正确，表明该博士生已经掌握本专业领域相关的基础理论知识与系统深入的专业知识， 具备独立从事科研工作的能力。答辩委员会一致同意通过余克志同学的博士论文答辩，并建 议授予工学博士学位。 一年 只砖日 职务姓名职称单位 签名 主席韩厚德教授上海海事大学 乏专至 乞 答 呷双涉 辩 委员丁国良教授上海父逋大竿 委 委员 陈天及教授上海海洋大学 馓良 员 会委员陈江平 教授上海交通大学 成 捌 员 委员晋欣桥教授上拇父逋大字 一 签 委员 朱群志教授上海电力学院 蝌吾 名 委员 杨茉教授上海理工大学 镌j 雾 秘书 胡海涛科学研究人员上海交通大学词盔诸 弋 曳 拳- l -一，+?一 摘要 相比，与实验结果更为吻合； 4 风幕热卷吸系数的关联式模型也具有良好的准确度。通过与多位 研究者的实验结果对比分析，采用关联式模型计算的热卷吸系数与测试 结果得到的热卷吸系数的平均偏差分别为0 9 ，最大偏差为9 4 ；而 采用关联式模型计算的风幕平均回风温度与测试的风幕平均回风温度的 平均偏差为o 1 0 c ，最大偏差是0 9 0 c ； 5 集中送风式陈列柜c f d 模拟的温度与实测温度趋势是一致的。 单柜工作时平均偏差和最大偏差的最大值分别是0 9 0 c 和1 8 。c ，而联柜 工作时平均偏差和最大偏差的最大值分别是2 o o c 和4 0 0 c ，表明c f d 模拟是成功的； 6 集中送风式陈列柜快速仿真模型的计算偏差( 单柜最大偏差 2 6 0 c ，联柜最大偏差一4 1 0 c ) 稍高于c f d 模拟( 单柜最大偏差1 8 0 c ， 联柜最大偏差4 0 0 c ) ，但计算时间( 2 m i n ) 大大少于c f d 模拟( 2 h ) ， 说明快速仿真模型具有良好的工程应用价值。 7 快速仿真模型的理论分析表明，集中送风式陈列柜随室外环境温 度改变采取不同的的送风策略，既提高了能量效率，又拓展了其应用范 围。 关键字：陈列柜，集中送风，风幕，双流体模型，计算流体力学，仿真 s u i t a b l ed e f r o s tc y c l e & d e f r o s tt i m e ，t e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o nc h a r a c t e r i s t i c ，t h eo p t i m a la i r c u r t a i nv e l o c i t ya n dt h es t r a t e g yo fa i rd i s t r i b u t i o n f o rt h et e m p e r a t u r ee q u i l i b r i u m b e t w e e nt w oc a b i n e t sw e r ep r e s e n t e d f o rv d c e a s ，t h ep o w e rc o n s u m p t i o na n dt h e i n f l u e n c eo fa i rc u r t a i nv e l o c i t yo nt h ec a b i n e tt e m p e r a t u r ew e r ei n v e s t i g a t e d 2 am o d i f i e dt w o f l u i dt u r b u l e n c em o d e lw a se s t a b l i s h e dt os i m u l a t et h ef l o wa n d 卜 i 立式敞开式集中送风式陈列柜模拟与实验研究 摘要 立式敞开式陈列柜由于展示效果好，取货方便，在超市中应用极为 广泛，是食品冷藏链的重要环节。为了保温的需要，立式敞开式陈列柜 经常采用一到几层风幕将冷藏食品与柜外热环境隔开。但风幕极易受到 顾客购物和柜外热空气的干扰，导致大量热量传入柜内，因而其功耗很 大。陈列柜内蒸发器的周期性结融霜又会导致柜内食品的温度发生周期 性的波动，从而损害柜内冷冻食品的质量。 为从根本上解决陈列柜柜温波动过大和高能耗的问题，本文开发研 制了集中送风式陈列柜，从实验和数值模拟两方面对其的温度特性和节 能性能进行了研究，主要研究工作如下： 1 建立集中送风式陈列柜性能测试系统，并对其运行特性的实验研 究。集中送风式陈列柜测试系统可方便实现不同的制冷系统( 常规陈列 柜或集中送风式陈列柜) 、送风方式( “制冷机送风 或“环境送风 ) 和 工作柜( 单柜或联柜) 之间的切换。对“制冷机送风”陈列柜，确定了 融霜周期、柜温波动特性、最优送风速度和联柜的风量分配方法；对“环 境送风”陈列柜，分析其能耗和最优送风速度。 2 提出立式敞开式陈列柜风幕数值模拟的双流体改进模型。分别以 风幕流出的紊流流体和陈列柜外的非紊流流体来划分两种流体，通过风 幕流入的空气的容积分数取为风口蜂窝板的面积系数，两种流体之间的 质量交换关系采用新的改进关系式。 3 集中送风式陈列柜的c f d 数值模拟。将集中送风式陈列柜的五 大部件送风管道、送风结构、陈列柜风幕、回风结构和回风管道结合成 勺一个整体，采用双流体改进模型进行c f d 模拟，分析了c f d 模拟的 列柜速度场和温度场分布特性，并与测试结果进行了对比分析。 ， l i r 申请上海交通大学博士学位论文 4 开发陈列柜风幕热卷吸系数的关联式模型。通过量纲分析和公式 推导，风幕热卷吸系数与六个无量纲量有关，即反映风幕送风参数影响 的雷诺数，反映环境参数影响的理查逊数，反映风幕结构参数影响的另 两个无量纲数，以及反映背风影响的背风量比和背风卷吸系数。在c f d 模拟结果的基础上，拟合出陈列柜热卷吸系数的关联式。 5 集中送风式陈列柜温度快速仿真模型的建立。对集中送风式陈列 柜的各部件建立温度仿真模型，其中送回风管道、风幕、送风结构和回 风结构分别采用一维稳定温度仿真模型、热卷吸系数关联式模型、集中 参数模型和单节点模型。在此基础上，提出了集中送风式陈列柜温度仿 真模型的求解方法，并与c f d 模拟结果和实验结果进行了对比分析。 6 提出集中送风式陈列柜的送风策略。分析了集中送风式陈列柜“制 冷机送风”和“环境送风”的利弊，提出了“联合送风方式。在此基 础上，提出集中送风式陈列柜的送风策略，并通过集中送风式陈列柜的 快速仿真模型进行了计算分析。 在上述工作的基础上，本文得到如下一些结果及结论： 1 实验结果表明，与常规陈列柜比较，制冷机送风陈列柜可实现良 好的柜温特性。制冷机送风陈列柜的融霜周期( 9 h ) 大于常规陈列柜( 6 h ) ， 而融霜过程中的货物最大温升( 2 0 c ) 小于常规陈列柜( 3 0 c ) 。为实现最 低的柜内温度分布，制冷机送风陈列柜的最佳雷诺数在4 3 5 0 5 0 0 0 之间。 制冷机送风陈列柜联柜运行时，为保持两台陈列柜的柜温平衡，两柜风 量比( 远距离柜与近距离柜的风量比) 宜取为1 1 1 2 ； 2 实验结果表明，与常规陈列柜比较，环境送风陈列柜可实现良好 的节能特性。环境送风陈列柜可引入室外冷空气实现制冷，且由于无需 压缩机制冷，能节省大量的能耗，但此种供冷方式受到室外环境温度的 限制。 3 双流体改进模型由于更好反应了柜内外两类流体的质量卷吸特性 和风幕蜂窝板特点，和现存的两种双流体模型和k - c 紊流模型的模拟结果 -i，l、， ，q童jj一、l，一 h e a tt r a n s f e r e x i t i n gt h eb a f l u i da n dd e s c r i b e dw i t ht h es t a n d a r dk - et u r b u l e n c em o d e l t h ea i ro u t s i d et h ed i s p l a y c a b i n e tw a sc o n s i d e r e da st h es e c o n df l u i da n dc a l c u l a t e db yt h el a m i n a rm o d e l d i f f e r e n t f r o mt h ee x i s t i n gt w o f l u i dm o d e l ，t h em a s st r a n s f e rr a t ee q u a t i o nb e t w e e nt h et u r b u l e n t a n dt h en o n - t u r b u l e n tf l u i d sw a sm o d i f i e d a n dt h ef a c ec o e 街c i e n to fh o n e y c o m b ( t h e r a t i oo ft h ee f f e c t i v ea r e at ot h et o t a la r e ao fh o n e y c o m b ) w a sf 矾c h e dw i t ht h ev o l u m e f r a c t i o no fa i rc u r t a i n 3 c f ds i m u l a t i o no fav d c c a s f i v ep a r t si n c l u d i n ga i rs u p p l yd u c t ，a i rs u p p l y s t r u c t u r e a i rc u r t l i l l a i rr e t u r ns t r u c t u r ea n da i rr e t u r nd u c tw e r ei n t e g r a t e da n dt h e m o d i f i e dt w of l u i dm o d e lw a se m p l o y e dt os i m u l a t et h ea i rf l o wa n dh e a tt r a n s f e ri na v d c c a s t h ev e l o c i t ya n dt e m p e r a t u r ec h a r a c t e r i s t i c sw e r ea n a l y z e da n dt h ep r e d i c t e d t e m p e r a t u r e sw e r ec o m p a r e dw i t hm e a s u r e m e n t sb ye x p e r i m e n t s 4 ac o r r e l a t i o nm o d e lo ft h e r m a le n t r a i n m e n tf a c t o r ( t e f ) f o ra i rc u r t a i nw a s d e v e l o p e d a c c o r d i n gt ot h ed i m e n s i o n a la n a l y s i sa n dt h e o r e t i c a ld e d u c t i o n ，t h et e ff o r a i rc u r t a i nc o u l db es i m p l i f i e da u sac o r r e l a t i o nf u n c t i o no fs i xd i m e n s i o n l e s sn u m b e r s ： r e y n o l d sn u m b e ri n d i c a t i n ge f f e c to fa i rc u r t a i ns u p p l yp a r a m e t e r s ，r i c h a r d s o nn u m b e r i n d i c a t i n ge f f e c to fa m b i e n tp a r a m e t e r , t w od i m e n s i o n l e s sn u m b e r si n d i c a t i n ge f f e c to fa i r c u r t a i ng e o m e t r yp a r a m e t e r s ，b a c kp a n e la i r f l o wr a t i oa n dt h et e ff o rb a c kp a n e la i r b a s e do nc f ds i m u l a t i o nr e s u l t s ，t h et e ff o ra i rc u r t a i nc o u l db es i m p l i f i e da sa c o r r e l a t i o nf u n c t i o no fs i xd i m e n s i o n l e s sn u m b e r sm e n t i o n e da b o v e 5 t h eq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o nm o d e lo fv d c c a sw a se s t a b l i s h e d t h e s i m u l a t i o nm o d e lo fa i rs u p p l yd u c t ，a i rs u p p l ys t r u c t u r e ，a i rc u r t a i n ，a i rr e t u r ns t r u c t u r e ， a n da i rr e t u md u c tw e r ed i s t r i b u t e dp a r a m e t e r sm o d e l ，l u m p e dp a r a m e t e rm o d e l ， c o r r e l a t i o nm o d e l ，s i n g l e n o d em o d e la n dd i s t r i b u t e dp a r a m e t e r sm o d e l ，r e s p e c t i v e l y t h e s em o d e l sw e r ei n t e g r a t e da st h eq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l m i o nm o d e lo fv d c c a s t h ea l g o r i t h mo fq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o nm o d e lo fv d c c a sw a sd e v e l o p e da n dt h e s i m u l a t i o nr e s u l t sw e r ec o m p a r e dw i t hb o t ht h ep r e d i c t e dt e m p e r a t u r e sb a s e do nc f da n d t h em e a s u r e m e n t s 6 t h ea i r s u p p l ys t r a t e g yo fv d c c a sw a sd e v e l o p e d t h ea d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e so fr e f r i g e r a t i n gm a c h i n ea n de n v i r o n m e n ta i rs u p p l ym e t h o dw e r ea n a l y z e d b a s e do nt h e s ea i rs u p p l ym e t h o d s ，an e wa i rs u p p l ym e t h o d - u n i o na i rs u p p l yw a s i n t r o d u c e da n dt h ea i rs u p p l ys t r a t e g yo fv d c c a sw a sp r e s e n t e d t h eq u i c kt e m p e r a t u r e s i m u l a t i o nm o d e lw a sa l s oa d o p t e dt oa n a l y z et h ea i rs u p p l ys t r a t e g yo fv d c c a s b a s e do nt h ea b o v ew o r k s t h em a i nr e s u l t sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h ee x p e r i m e n t a l f i n d i n g s s h o wt h a tv d c r m a sh a sb e t t e r t e m p e r a t u r e v p e r f o r m a n c et h a nt h a to fc v d c c o m p a r i n gt oc v d c v d c r m a si n c r e a s et h ed e f r o s t c y c l ef r o m6 ht o9 h , a n dr e d u c et h em a x i m u mp r o d u c tt e m p e r a t u r er i s e i nt h ed e f r o s t c y c l ef r o m3 0 0 ct o2 0 。c ，w h i c hs h o w sg r e a ta d v a n t a g e s t or e a c ht h el o w e s tt e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o ni n t h ec a b i n e t t h eo p t i m u mr e y n o l d sn u m b e ri s4 3 5 0 5 0 0 0 m e nt w o c a b i n e t sw o r kt o g e t h e r , t h ea i r f l o wr a t i oo ft h et w oc a b i n e t ss h o u l db e1 1 - 1 2i no r d e rt o k e e pt h et e m p e r a t u r eb a l a n c eb e t w e e n t h et w oc a b i n e t s 2 t h ee x p e r i m e n t a lf i n d i n g ss h o wt h a th a sb e t t e re n e r g y - s a v i n gp e r f o r m a n c et h a n m a to fc v d c v d c e a sc a l li n t r o d u c et h eo u t d o o rc o l da i rt ot h ed i s p l a yc a b i n e tt o i m p l e m e n tr e f r i g e r a t i o n ，w h i c h c a ns a v em u c he n e r g yc o n s u m p t i o n h o w e v e r , t h e a p p l i c a t i o no f v d c e a si sl i m i t e db ye n v i r o n m e n tt e m p e r a t u r e 3 t h em o d i f l e dt w o f l u i dm o d e lf o ra i rc u r t a i nc a nb o t hr e f l e c tt h ep r o p e rm a s s t r a n s f e rr a t eb e t w e e nt h ea i rc u r t a i n sa n da m b i e n ta i ra n dd e p i c tt h eh o n e y c o m b sp e r f e c t l y t h ec o m p a r i s o n sb e t w e e nt h es i m u l a t e dt e m p e r a t u r e sa n dt h ee x p e r i m e n t a lo n e si n d i c a t e d t h a tt h em o d i f i e dt w o f l u i dm o d e lc a ng i v eb e r e ra g r e e m e n tw i t ht h em e a s u r e m e n t st h a n k - em o d e la n dt w oo r i g i n a lt w o f l u i dm o d e l s 4 t h ec o r r e l a t i o nm o d e lf o rt e ff o ra i rc u r t a i n a l s os h o w sg o o da c c u r a c y b y c o m p a r i n gw i t ht h ep u b l i s h e de x p e r i m e n t a ld a t a , t h ea v e r a g ed e v i a t i o no f t e fa n dr e t u r n t e m p e r a t u r ep r e d i c t e db ym ec o r r e l a t i o nm o d e lw a so 9 a n d0 1 。c ，r e s p e c t i v e l y t h e d e v i a t i o n si n d i c a t e dt h a tt h ec o r r e l a t i o nm o d e li se n o u g ha c c u r a t ef o re n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n 5 t h et e n d e n c yo fp r e d i c t e dt e m p e r a t u r e sb yc f di sc l o s et ot h a to fm e a s u r e m e n t s w h e no n ec a b i n e tw o r k s t h ea v e r a g ed i f f e r e n c ea n dm a x i m u md i f f e r e n c ea r e 一0 9o ca n d 1 8o c ，r e s p e c t i v e l y w h i l et w oc a b i n e t sw o r kt o g e t h e r ，t h ea v e r a g ed i f f e r e n c ea n d m a x i m u md i f f e r e n c ea r e 一2 0o ca n d - 4 0o c ，r e s p e c t i v e l y t h e r e f o r e ，t h ec f dm o d e l i n gi s s u c c e s s f u l 6t h ea c c u r a c yo fq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o nm o d e li sal i t t l e1 0 w e rt h a nt h a to f c f dm o d e l i n g h o w e v e r t h eq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o nm o d e ls p e n d sl e s st i m e ( 2 m i n u t e s ) t h a nc f dm o d e l i n g ( a b o u t2h o u r s ) t h e r e f o r e ，t h eq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o n m o d e ls h o w sp o t e n t i a lf o re n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n 7 t h eq u i c kt e m p e r a t u r es i m u l a t i o nm o d e lw a sa d o p t e dt oa n a l y z et h ea i rs u p p l y s t r a t e g yo fv d c c a s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ea i rs u p p l ys t r a t e g yc a n i n c r e a s et h ee n e r g y e 衔c i e n c ya n de x t e n dt h ea p p l i c a t i o nr a n g eo f v d c c a s k e y w o r d s ：d i s p l a yc a b i n e t ，c e n t r a l a i rs u p p l y , a i rc u r t a i n ，t w o - f l u i dm o d e l ，c f d ， s i m u l a t i o n 一 变量： a导温系数 符号表 m 2s - 1r a 1 ，a 2 ，风幕热卷吸系数关联式模型中尺e a 3 ，a 4 ，的常数 a 5 彳蜂窝板外观面积m 2 彳。蜂窝板流通面积m 2 b蜂窝板单元净宽m 2 b背风条缝宽度m c风管宽度m c 1 ，k - e 紊流模型常数 r f s r 【， v 风幕送回风口中心距离 m 雷诺数 理查逊数 双流体模型中的相内源相 温度 o c 石方向速度ms 。1 速度矢量 ms o j ，方向速度 r ns 以 c 2 ， 锄1 ，c m 2 双流体模型中的动量交换常数 形 风幕宽度m c y , c t 双流体模型中的质量和能量交zx 方向直角坐标m 换常数 岛定压比热 j k g 1k 。1 x风幕热卷吸系数 d风管高度 r n 背风热卷吸系数 d 双流体模型中的相间扩散系数yy 方向直角坐标 m m 2s - i 。厂 蜂窝板面积系数 z z 方向直角坐标 m f换热面积 m 2 o k , t r c , 紊流普朗特数 c ，7 ；d ， 疋双流体模型中的单位体积流体 间摩擦力nm 。3s 。 g重力加速度 ms t 肌 g 肛紊流模型生成项k g m - 1 s j， g r格拉晓夫数6 办比焓jk g 以 西 日风幕高度m8 ，双流体模型中的相间源相& k k 紊流动能 m 2s 。2 岛 换热系数wm 2k 1 妒l 层流粘度 k g m 。1s 1 有效粘度埏m - 1s 。1 紊流粘度 k gm 。1s 1 蜂窝板单元壁厚m 风管隔热层厚度m 紊流动能扩散率 m 2s 3 常规陈列柜的能量效率 制冷机送风式陈列柜的能量效 室 风幕风量混合到环境中的份额 申请上海交通大学博士学位论文 ， 三 ，竹 m e 舰 p p r q q c ， 缩写： a c r a v b p a c c u c d s r c f d c v d c i a c s k e m t f o 普朗特混合长度m 够2环境风量卷吸到风幕中的份额 风管长度m 痧 单位长度质量流量 k gm 。1s 1 厂 双流体模型中的单位体积流体a 间质量传递 k g r n 3s 0 努谢尔特数 口 压力 p a1 ， 普朗特数 1 砚 换热量w p 双流体模型中的单位体积流体卸 间换热量 jm 。3s d 容积分数 双流体模型方程中的通用变量 双流体模型方程中的相间扩散 系数r n 2s 1 对流换热系数wr n 之k 1 背风比 运动粘度 无量纲量 密度 密度差 风幕回风口o a c s 风阀 r h 背风 r v 压缩冷凝机组 s 风幕送回风口中心距离t e 计算流体力学t e f 常规立式陈列柜 t e v 内风幕送风口t f l 胁模型t f 2 双流体改进模型v d c c a s 陈歹0 柜外v d c e a s v d c r m a s 上标： 木 无量纲形式 下标： 0无背风 1流体1 2流体2 a空气 m 2s 。l k g m 。3 k g m 3 外风幕送风口 相对湿度 制冷剂截止阀 搁架 测试环境 热卷吸系数 热力膨胀阀 双流体模型1 双流体模型2 集中送风立式陈列柜 环境送风立式陈列柜 制冷机送风立式陈列柜 e n v 室外环境 e v a蒸发器 e x p 试验值 i 内风幕 a c风幕 a d风管 a m b 柜外环境 a r d回风管道 a y s回风结构 a s d送风管道 a s s送风结构 b陈列柜背风 c a 3 r关联式 目录 中文摘要 英文摘要 符号表 第一章绪论 1 1 研究背景及意义一 1 2 陈列柜研究现状 1 2 1 冷藏陈列柜热负荷研究“ 1 2 2 冷藏陈列柜特性研究” 1 2 2 1 风幕特性 1 2 2 2 柜温特性 1 2 2 3 结霜融霜特性 1 2 2 4 能耗特性 1 2 3 陈列柜风幕c f d 模拟 1 2 - 3 1 数学模型 1 2 3 2 模型简化 1 2 3 - 3 边界条件 1 2 3 4 陈列柜风幕研究中存在的问题 1 2 4 冷藏陈列柜的优化设计 1 2 4 1 风幕优化设计 1 2 4 2 机组优化设计 1 2 4 3 节流机构优化设计 1 2 4 4 蒸发器优化设计 1 2 4 5 制冷剂替代 1 2 4 6 其他优化设计 1 3 目前研究工作的不足 1 4 本文的主要工作 第二章集中送风式陈列柜系统及试验装置 2 1 集中送风式陈列柜系统 2 1 1 常规陈列柜的缺陷一 ；如诚2 2 2 3 3 4 4 4 6 7 8 8 8 9 9 9 m m m n b b b i 目录 2 1 2 集中送风式陈列柜方案1 4 2 2 集中送风式陈列柜的实验装置1 4 2 2 1 装置简介“1 4 2 2 2 制冷系统、送风方式和工作陈列柜的选择1 5 2 2 。3 试验室测试环境控制设备1 5 2 2 4 测点布置”1 8 2 2 5 测试设备一l8 2 2 6 试验步骤1 8 2 3 小结l8 第三章集中送风式陈列柜运行特性的试验研究2 0 3 1 试验内容2 0 3 2 制冷机送风陈列柜和常规陈列柜的对比试验2 0 3 2 1 对比试验工况2 1 3 2 2 无融霜条件下的对比分析2 1 3 2 3 融霜条件下的对比分析2 2 3 2 4 平均温度的对比分析2 3 3 3 送风速度对制冷机送风陈列柜柜温的影响分析2 3 3 3 。l 单柜特性分析2 3 3 3 2 联柜特性分析“2 5 3 3 3 联柜风量调节的影响2 7 ： 3 4 环境送风陈列柜和常规陈列柜的对比分析2 9 3 4 1 对比试验工况2 9 3 4 2 对比试验结果分析3 0 3 5 送风速度对环境送风陈列柜柜温的影响分析3 1 3 5 1 单柜特性分析3 1 3 5 2 联柜特性分析3 2 3 6 j 、结3 4 第四章立式敞开式陈列柜风幕数值模拟的双流体改进模型3 5 4 1 传统陈列柜风幕模型存在的问题一 3 5 4 2 双流体模型简介3 6 4 3 双流体改进模型3 6 4 3 。l 立式陈列柜风幕结构3 6 申请上海交通大学博士学位论文 4 3 2 双流体模型的基本方程3 7 4 3 - 3 两流体的质量、动量和能量交换关系3 9 4 3 4 风幕送风口送风参数的确定4 2 4 3 5 计算工况4 3 4 3 6 计算区域及网格划分”4 3 4 3 7 边界条件的确定4 5 4 4 模拟结果分析4 6 4 4 1 速度场”4 6 4 4 2 温度场一4 6 4 5 计算结果验证4 9 4 6 ，j 、结 5 4 第五章集中送风式陈列柜的c f i ) 模拟5 5 5 1 整体模拟方法5 5 5 1 1 部件结构5 5 5 1 2 数学模拟方程5 8 5 1 3 计算区域及网格划定5 8 5 1 4 边界条件设定5 8 5 1 5 计算工况”6 0 5 2c f d 模拟结果分析一6 2 5 2 1 速度场分析6 3 5 2 2 温度场分析6 3 5 3c f d 模拟结果与试验结果的对比分析“6 5 5 4 小结 6 9 第六章集中送风式陈列柜的快速仿真模型7 0 6 1 风幕热卷吸系数的关联式模型7 0 6 1 1 热卷吸系数及其影响因素分析7 0 6 1 2 无量纲式的建立7 3 6 1 3 关联式的数据来源8 0 6 1 4 关联式回归8 6 6 1 5 关联式模型的可靠性验证8 6 6 2 送回风管道的温度仿真模型9 0 6 2 1 模型假设9 0 1 i 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，方便、卫生、营养的冷冻冷藏食品 受到越来越多人们的喜爱，其生产和销售发展迅猛。根据资料统计，我国1 9 8 8 年冷 冻食品的生产量仅为3 万吨，1 9 9 5 年就发展为年产量1 4 万吨，1 9 9 5 年到2 0 0 3 年更 以每年2 0 的增长速度递增，目前已形成年产量1 5 0 0 万吨的规模，并且正以每年1 5 的速度递增。国外冷冻食品的消费也逐年增加。美国是世界上冷冻食品销量最大的 国家，上世纪九十年代初已达1 3 0 0 万吨，人均消费量5 9 公斤，其中以冷冻食品为主， 占总消费量的4 0 以上；日本是亚洲最大的冷冻食品生产国和消费国，上世纪九十年 代初冷冻食品消费量已达1 5 0 万吨，人均消费量超过1 2 公斤，以冷冻调理食品为主， 占总消费量的6 0 以上【l 吲。 为了保证冷冻食品能以优良的品质供应给消费者，必须建立条包括从生产到储 藏、运输、销售等环节的完整的食品冷藏链。早期，冷冻食品的销售主要有零售商的 零售车及零售商店承担，近年来随着超市和便利店的大量涌现，已使其成为冷冻食品 的主要销售渠道。敞开式冷冻冷藏陈列柜也以其良好的展示效果和方便顾客选取货 物、造型美观等优点，取代了原来的冷藏箱，在超市和大型零售商场中的应用日益普 遍( 4 】o 由于陈列柜在食品冷藏链中处于重要的地位，人们对陈列柜的性能也给予了更多 的关注