冷墙式差压预冷库堆码形式对预冷功能的影响

冷墙式差压预冷库堆码形式对预冷功能的影响

预冷是一个完整的冷链系统的必要前提。它在确保新鲜水果的储存时间方面发挥着不可替代的作用。预冷方式有很多种,如差压预冷、水预冷及真空预冷,其中差压预冷作为一种适合我国单本农户作业的农业结构形式的预冷方式,得到了众多的研究。这些研究内容从差压预冷结构、堆码方式、能耗及匹配进行分析[3~6],为差压预冷推广使用奠定了基础。这里则在这些研究的基础上,对一种冷墙式的差压预冷方式进行了研究。和传统的差压预冷设备相比,具有节省空间、功能多样、节省成本等优点,缺点则是和冷藏库一体,不能独立移动。在下面在的讨论中将就冷墙式差压预冷库的结构、预冷效果展开分析。1差压预冷系统的设计冷墙式差压预冷库是在不改变现有冷藏库的隔热结构和配套设备的基础上改造而成,图1和图2分别显示了预冷功能改造部分的结构。为了充分利用冷库的使用率,减少初次投资,差压预冷功能段设置在原冷风机下面。通过在冷风机下端设置差压墙,使预冷段及贮藏段和回风段分离。为了有效地形成差压气流组织,差压墙包括差压调节阀、差压门及差压室。工作时,由于冷风机的抽气作用,使差压室内成负压,保证了差压预冷的进行。预冷的果蔬量可以通过差压调节阀进行调节。当预冷果蔬量大时,调整差压调节阀,使差压门上升,预冷面积增大;当预冷果蔬量少时,差压调节阀下调,差压门下降,预冷面积减少。通过这一方法可以变预冷面积的结构,满足不同预冷量的需要。2差压预冷实验2.1实验用包装箱实验材料为油菜,由于实验分几天进行,所需要的材料都是实验当天于市场上购买,每次都经过清洗,称重、装箱等处理,以备实验使用。实验使用两种包装箱,如图3。打孔纸箱的包装尺寸为430mm(长)×280mm(宽)×230mm(高),在底面和顶各开6个圆形孔,开孔的直径为30mm,开孔面孔面积与总面积之比为4.3%。塑料箱的包装尺寸为360mm(长)×240mm(宽)×240mm(高),开孔面孔面积与总面积之比为78.1%。2.2不同堆码方式对果蔬预冷时间的影响由于在果蔬的采摘过程中,每次所预冷的量不同,所采取的果蔬堆码方式也不同。对于结构一定的冷墙式差压预冷库,所匹配的冷风机是不变的,但不同的堆码方式会影响果蔬的预冷时间,图4为2种不同堆码方式的结构示意图。在实验过程中,调节差压调节阀调整差压门的高度,形成不同高度的预冷口,如图4所示。在A的堆码方式中,两个挡风口各摆放2层×1纸箱;在B的堆码方式中,在两个挡风口各摆放5层×1纸箱油菜;在C的堆码方式中,在两个挡风口各摆放5层×2塑料箱油菜;在D的堆码方式中,在两个挡风口各摆放5层×1塑料箱油菜。同时分别在C、D的上中下的箱中设T1、T2、T3、T4、T5、T6个测温点。3结果与分析3.1预冷和钻孔箱品温的变化采用图4中B、D的堆码方式对油菜进行预冷效果研究,结果见图5。可以看出,随着预冷时间的延长,两种包装箱内的油菜温度都快速降低。其中塑料箱内油菜品温从12.3℃预冷到2℃用时5min,而打孔纸箱内油菜品温从8℃降到2.3℃用时10min,由两种不同包装箱比较看来,预冷10min后,塑料箱内品温下降11℃(品温达1.3℃),而打孔箱品温下降仅5.7℃(品温达2.3℃),可见,开孔面积大的塑料箱预冷速度比开孔面积小打孔箱快。这一点表明,对冷墙式差压预冷库而言,差压门的开启状态一致的条件下,包装箱的开孔率是影响预冷时间的关键因素,和前人研究成果是相同的[7~8]。3.2a、b堆码预冷时间比较预冷时,通过堆码造成的压力损失会影响整个制冷机组的性能,对冷风机的静压头要求提高,损失越大,冷风机的静压头就越大,图6为实验中两种不同堆码下的压力损失。所用包装箱为打孔纸箱,摆放方式如图4中A、B所示。从图6中可以看出,A堆码的压力损失较小,只有170Pa,而B堆码的压力损失较大,达到280Pa。这表明,在其他条件相同时,差压门开启度越大,预冷时间越短,但是压力损失越大。主要原因是随着差压门开启度增大,由差压门所造成的压力损失减小,通过差压门的风速增大,因此通过B堆码的压差增大。油菜的水分损失与预冷时间和预冷风速有关,实验过程中随机测量了3组油菜的重量变化,进行求得平均值,如表1。从表中可以看出,A堆码预冷时间长,损失还大,达到3%,而B堆码预冷时间短,损失却为2.4%。这可能原因是对油菜类的宽叶蔬菜,造成水分损失的时间因素比风速因素要大。3.3不同堆垛方式下的油茶降温速度预冷时间是判断预冷效果的最重要指标,图7显示了不同堆码方式的预冷时间,所用包装箱为塑料箱。温度测点如图4C、D所示。从图7中可以看出,在相同的初始温度下,D堆码方式下油菜的温度下降要比C堆码方式快。同时,不同高度的包装箱的降温曲线也存在着差异。预冷5min后,相同高度的箱T1和T4的温度分别为2.8和4.5℃,T2和T5的温度分别为2.8和4.1℃,T3和T6的温度为1.9和4.5℃,D堆垛方式的油菜降温速度大于C堆垛方式,但随着预冷时间的延长,各箱内油菜温差缩小,趋向于库温。当预冷时间为18min时,品温与库温相差无几。这表明在差压门开启度一样时,堆码厚度对预冷时间有一定影响,但是有限,从而也说明差压门开启度的影响大。从图7中,也可以发现,随着堆码高度的上升,预冷速度越来越慢。在10min内油菜降温速度表现为T3>T2>T1和T6>T5>T4(即下层>中层>上层),主要原因可能是冷风机回风特性造成的。冷墙式的差压预冷效果主要由冷风机的回风抽吸作用形成,堆码处于回风口,而在回风口处,回风速度场较小,造成堆码下部风量大,风速高,所以堆码底部冷却快。4采用冷墙式差压预冷库冷墙式差压预冷库由于投资少、结构简单、功能多,已经在一些地方得到运用。通过实验研究认为,在使用冷墙式差压预冷库预冷功能时,预冷口的开启度对整个预冷过程的重要影响。在使用时,应使预冷口保持一定的开度,才能达到预冷速度快、水分损失少的效果。同时为了满足差压预冷库贮藏功能的要求,送风温差不能过高,否则会在库内形成冷害。因此,在冷库沿冷风机送风口高度,设计了高静压顶棚室,使冷风机直接送出的强冷风和通过差压墙的回风混合,从而使由原来的-5～-7℃低温送风变为通过高静压室的温度为-2～-1℃的风栅送风,这样减小了送风温度与贮藏果蔬温度的温差,有利于降低贮藏干耗。并且通过风栅送风,可以使低温冷空气均衡下沉流经贮藏产品,减小气流死角,均匀流场