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食品凍結(jié)過程中冷庫節(jié)能過程
時間：2015-10-27編輯：庫華制冷瀏覽：
近年來隨著人民生活水平的提高，人們對冷凍冷藏食品的依賴度越來越高。冷庫行業(yè)得到快速發(fā)展的同時，冷庫的能耗也逐年升高。在―節(jié)能減排的大背景下，冷庫的節(jié)能研究得到越來越多的關(guān)注。
冷庫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以及工藝要求，然而，現(xiàn)有的冷庫的節(jié)能優(yōu)化研究大都單純地從冷庫動力系統(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，針對冷庫內(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流換熱系數(shù)，庫華制冷后通過迭代方法對包裝食品的凍結(jié)過程進行模擬。通過不同包裝分割肉的凍結(jié)實驗對模型進行驗證，對于凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)，建立凍結(jié)過程工藝要求評價指標(biāo)。然后，分別建立凍結(jié)間內(nèi)間歇進貨方式下食品凍結(jié)過程中的庫房空氣模型、食品凍結(jié)模型、圍護結(jié)構(gòu)模型、制冷系統(tǒng)模型等動態(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)機風(fēng)量作為凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程的控制變量，計算制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機風(fēng)量的庫華制冷優(yōu)運行方式。使用迭代動態(tài)規(guī)劃算法對于凍結(jié)間食品凍結(jié)過程的動態(tài)優(yōu)化問題進行求解。在蒸發(fā)溫度保持不變或冷風(fēng)機風(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華制冷優(yōu)運行方式能夠獲得比凍結(jié)時間約束條件下的庫華制冷優(yōu)運行方式更好的節(jié)能效果。對于一個有多個凍結(jié)間的實際冷庫，建立庫房模型和制冷系統(tǒng)模型，對其實際運行狀況進行模擬并與測試結(jié)果進行對比，以驗證模型的準(zhǔn)確性。在全年各月不同氣象參數(shù)和各月不同冷庫產(chǎn)量下，分別對傳統(tǒng)運行方式和分段凍結(jié)方式進行全年工況模擬，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)時間，增加了冷庫內(nèi)同時投入使用的凍結(jié)間的數(shù)量，提高系統(tǒng)的COP值，減少冷風(fēng)機的耗能和散熱負(fù)荷，能夠獲得比較好的節(jié)能效果。
冷庫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以及工藝要求，然而，現(xiàn)有的冷庫的節(jié)能優(yōu)化研究大都單純地從冷庫動力系統(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，針對冷庫內(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流換熱系數(shù)，庫華制冷后通過迭代方法對包裝食品的凍結(jié)過程進行模擬。通過不同包裝分割肉的凍結(jié)實驗對模型進行驗證，對于凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)，建立凍結(jié)過程工藝要求評價指標(biāo)。然后，分別建立凍結(jié)間內(nèi)間歇進貨方式下食品凍結(jié)過程中的庫房空氣模型、食品凍結(jié)模型、圍護結(jié)構(gòu)模型、制冷系統(tǒng)模型等動態(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)機風(fēng)量作為凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程的控制變量，計算制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機風(fēng)量的庫華制冷優(yōu)運行方式。使用迭代動態(tài)規(guī)劃算法對于凍結(jié)間食品凍結(jié)過程的動態(tài)優(yōu)化問題進行求解。在蒸發(fā)溫度保持不變或冷風(fēng)機風(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華制冷優(yōu)運行方式能夠獲得比凍結(jié)時間約束條件下的庫華制冷優(yōu)運行方式更好的節(jié)能效果。對于一個有多個凍結(jié)間的實際冷庫，建立庫房模型和制冷系統(tǒng)模型，對其實際運行狀況進行模擬并與測試結(jié)果進行對比，以驗證模型的準(zhǔn)確性。在全年各月不同氣象參數(shù)和各月不同冷庫產(chǎn)量下，分別對傳統(tǒng)運行方式和分段凍結(jié)方式進行全年工況模擬，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)時間，增加了冷庫內(nèi)同時投入使用的凍結(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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