包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证.pdfVIP

第 30 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.12 2014 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2014 249 包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证 1 1,2※ 1,2 陈秀勤 ，卢立新 ，王 军 （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 κ-ε模型和 SIMPLE 算法，利用 UDF （user define function ） 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 2℃。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/j.issn.1002-6819.2014.12.031 中图分类号：S609；TB69 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-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].农业工程学报，2014，30(12)： 249－257. Chen Xiuqin, Lu Lixin, Wang Jun. Numerical simulation and experimental verification of forced-air precooling temperature field inside fruit packaging box with multiple-layer grids[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(12): 249 －257. (in Chinese with English abstract) 成立，且平均化后无法反映流场的局部细节[8-9] 。王 0 引 言 强等[10]、孟志峰等[11]、杨洲等[12]建立 κ-ε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 1 d 降温，货架期将缩短 1～4 周[1] 。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