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货物不同摆放形式下冷库内气流组织的模拟研究

作　者: 刘永娟
导　师: 南晓红
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 冻结间风速摆放形式温度场速度场
分类号: TB657.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

冷库作为现代冷藏物流系统的主要设施,耗电量颇大,在国家节能减排政策的背景下,冷库的节能问题备受关注。冷风机是冷库内主要耗能设备,其合理的出风口速度是节能的关键。在合理的冷风机出风口速度下,冷库内货物的摆放位置及不同摆放形式,对冷库内气体流场及货物内部温度分布有很大影响,而这些因素是实现优质冷冻冷藏的关键,有着重要的实际意义。本文以华中地区一个实际低温猪肉冷库冻结间为研究对象,在课题组已有研究的基础上,做进一步的探讨。首先建立冷库冻结间不摆放货物时的三维CFD稳态模型,探求最佳冷风机出口风速,以及货物最合适的摆放位置。在此基础上建立冻结间摆放货物时的三维CFD稳态模型,探寻货物的最佳摆放方式。利用所建立的模型主要做以下研究:1.分别模拟研究空库内冷风机吹风速度为3m/s、4m/s、5m/s、6m/s时冻结间的气体流场,并与已有研究做对比分析,得出本冻结间内冷风机最佳出口风速为5m/s,在冷风机回风口一侧距墙1m以内,冷风机出风口对面一侧距墙0.5m以内不适合摆放货物。2.使用最佳的冷风机出口风速,在冻结间内适合货物摆放的区域里分别模拟研究:(1)不设置垫仓板货物集中放置, (2)不设置垫仓板货物均分两堆放置, (3)设置垫仓板货物均分两堆放置, (4)设置垫仓板货物均分四堆放置四种货物摆放形式下的库内气体流场,以及货物内部温度分布,探求货物的最佳摆放形式。对比仿真结果发现:不设置垫仓板放置货物会造成货物内部温度梯度过大,货物外表面风速也不均匀,不符合食品冷冻的要求;设置垫仓板放置货物时货物内部温度梯度明显减小,货物内部温度及外表面风速都很理想,其中货物均分四堆并设置垫仓板放置货物时货物内部温度梯度最小,货物表面风速更均匀一致,是最佳的货物摆放形式。文中考虑货物的实际尺寸及其内部温度,为货物的合理摆放及冻结间冷库设计提供一定的理论依据。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 冷库内气流组织在国外的研究及现状  10-11
  1.3 冷库内气流组织在国内的研究及现状  11-13
  1.4 CFD 应用于本研究的优势  13-14
  1.5 本文的研究方法及内容  14-16
2 冷库冻结间及其内部气体流场特性  16-22
  2.1 冷库内的送风方式及特点  16-19
    2.1.1 冻结间的均匀送风冷却装置  16-18
    2.1.2 均匀送风道冷却装置  18-19
  2.2 冷库内气体流场对库内货物的影响  19-21
    2.2.1 冷库内货物对风速的要求  19
    2.2.2 冷库内货物对温度的要求  19-20
    2.2.3 冷库内减少货物干耗的措施  20-21
  2.3 本章小结  21-22
3 空库内气体流场的模拟研究  22-32
  3.1 空库冻结间及冷风机的物理模型  22
  3.2 空库内模拟计算的数学模型  22-24
  3.3 空库内模拟计算的边界条件  24
  3.4 空库内模拟计算的求解过程  24-25
    3.4.1 利用GAMBIT 建立计算模型  24-25
    3.4.2 利用3D 求解器进行求解  25
  3.5 空库内模拟计算的结果分析  25-31
    3.5.1 冷库内货物的摆放形式及各代表性切面  26
    3.5.2 不同风速对空库速度分布的影响  26-29
    3.5.3 不同风速对空库温度分布的影响  29-31
  3.6 本章小结  31-32
4 货物不同摆放形式下冷库内气流组织的模拟研究  32-46
  4.1 冷库内货物的摆放形式  32
  4.2 货物不同摆放形式下模拟计算的数学模型  32-34
  4.3 货物不同摆放形式下模拟计算的边界条件  34-35
  4.4 货物不同排放形式下模拟计算的求解过程  35-36
    4.4.1 利用GAMBIT 建立计算模型  35
    4.4.2 利用3D 求解器进行求解  35-36
  4.5 计算结果及其分析  36-44
    4.5.1 几种形式下各个代表性切面示意图  36-37
    4.5.2 货物不同摆放方式对速度分布的影响  37-40
    4.5.3 货物不同摆放方式对速度分布的影响  40-43
    4.5.4 多个代表性切面上C、D 两种摆放方式的结果对比  43-44
  4.6 本章小结  44-46
5 结论  46-47
致谢  47-48
参考文献  48-51
硕士研究生阶段获得奖励  51

货物不同摆放形式下冷库内气流组织的模拟研究

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