黄金梨差压通风预冷数值分析与实验验证

为给果蔬差压通风预冷送风速度选择、包装箱设计等提供理论参考,根据差压通风预冷流动传热机理,建立了黄金梨预冷仿真模型,利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)软件,对包装箱内直排和叉排两种摆放形式黄金梨预冷过程进行了模拟.分析了不同送风速度、开孔形式和开孔大小等参数对黄金梨预冷过程的影响.数值模拟结果和实验测试结果对比分析表明,数学模型较好地反映了差压通风预冷过程中各参数对预冷效果的影响,实验测试验证了理论模型的可靠性.送风速度由1 m/s提高到2 m/s,黄金梨冷却到5℃时,冷却时间减少了15%～20%;开孔形式对冷却时间的影响在5%左右;40 mm和45 mm两种开孔大小工况下黄金梨冷却时间差别在10%左右;两种排列摆放方式对黄金梨冷却时间的影响在10%～12%.建议送风速度1.5～2.0 m/s,圆形开孔,孔径45 mm左右,排列摆放方式为叉排.     

番茄差压预冷过程中的通风阻力特性

为解决番茄差压预冷包装箱开孔率的设计问题,建立了差压预冷试验装置。通过改变预冷风速、开孔率、包装箱长度等因素,研究各因素对包装箱两端压差和装置能耗的影响,分析番茄的通风阻力特性。结果表明：番茄的通风阻力特性可用Ramsin方程表述;包装箱两端的压差随风速的增大而增大;在风速相同的情况下,压差随包装箱两侧开孔率的增大而减小;包装箱两端的压力损失与包装箱长度呈线性关系;装置能耗与预冷风速呈线性关系;优化了不同长度番茄预冷包装箱的开孔率的取值范围。研究结果对番茄差压预冷包装箱的设计具有一定的参考价值。     

番茄差压预冷速度影响因素的试验研究

自行研制了差压预冷模拟试验台，测试了不同条件下番茄的中心温度，分析了不同送风温度、送风速度、开孔大小和番茄摆放方式对预冷速度的影响，揭示了番茄差压预冷的冷却规律，为番茄差压预冷系统的设计提供理论依据。     

包装箱内层装果品差压预冷温度场的数值模拟与验证

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。     

菜心真空预冷效果的试验研究

为进一步探讨叶菜真空预冷效果，采用实际生产使用的真空预冷设备对菜心进行小批量的真空预冷试验，考察了预冷过程中菜心的质量损失、温度随时间的变化情况及相互关系，以及真空预冷对菜心品质的影响。结果表明：小批量（120 kg/次）菜心真空预冷过程只需15 min，平均质量损失率为2.3%；冷却阶段的质量损失随预冷时间延长、物料温度降低而增大；菜心茎、叶冷却速度有明显差异，冷却均匀性稍差；经真空预冷处理后贮藏的菜心呼吸强度明显减弱，外观品质下降缓慢，贮藏寿命延长，维生素C含量有所减少。菜心对真空预冷有良好的适应性。     

喷淋预冷工艺参数对荔枝降温特性的影响

为掌握喷淋预冷工艺参数对荔枝降温特性的影响,搭建了荔枝喷淋预冷试验平台,以"淮枝"荔枝为试验材料,研究了喷淋温度和喷淋流量对单层荔枝果实以及多层荔枝果实喷淋预冷降温特性的影响。试验结果表明:单层荔枝预冷,喷淋温度越低,冷却系数越大,7/8预冷时间越短,果实温度均匀性越差,选择(5±0.5)℃,能够保持较好预冷均匀性和较快的预冷速度;喷淋流量增大,冷却系数先增大后趋于稳定,7/8预冷时间先缩短后趋于平缓,与喷淋流量呈二次函数关系,果实温度均匀性提高,临界喷淋流量为5.9 L/(s·m~2);多层荔枝堆叠时,果实离喷头越近,冷却系数越大,7/8预冷时间越短,果实温度均匀性越好,相对预冷时间与层数呈二次函数关系,临界预冷层数为4;研究结果为荔枝喷淋预冷装置的设计及单层与多层荔枝预冷应用提供参考。     

压力波动对卷心菜真空冷却效果的影响

为了提高结构紧密型果蔬的预冷效果,通过设定不同的压力波动区间,进行卷心菜真空冷却试验。分析了此过程中菜体温度变化规律,比较了不同的压力波动区间对冷却效果的影响。试验发现,压力波动区间分别为[560,660]Pa、[610,710]Pa和[660,760]Pa时,当卷心菜表面温度达到预定的2.50℃时,耗时分别为17.95、24.63和29.55 min,中心温度分别为8.50、2.99和3.26℃。结果表明：[610,710]Pa的压力波动区间,对卷心菜进行真空冷却的效果较好;真空冷却过程中,卷心菜中心至表面的温度变化的速度呈非线性分布;真空室的压力波动能够提高食品冷却过程中温度分布的均匀性。     

管道式加湿装置湿度场分布的数值模拟及试验验证

为掌握管道式加湿装置加湿流场的分布规律,该文针对压差原理的保鲜运输厢体,以脐橙为试验物料,建立厢体的1/4等比例三维紊流数值计算模型,结合有孔模型和组分传输模型,采用SIMPLE算法和壁面函数算法,运用Fluent软件对管道式加湿过程厢体内湿度场进行数值模拟,得出了厢体内纵截面和横截面以及货物表面的湿度分布云图。采用管道式加湿可以在246 s内将厢体内的相对湿度从75%升高到90%,厢体内湿度场分布均匀,相对湿度差小于2%,货物表面的相对湿度差不超过3%。经试验验证,试验结果与模拟结果相吻合,试验值与模拟值相对湿度最大偏差值不超过1.2%。通过所建立的模型研究不同回风道风速、管道直径、开孔数对货物表面湿度分布的影响。研究结果表明:加湿速率随回风道风速和管道直径的增大而增大,开孔数对加湿速率的影响不大(P0.05);货物表面湿度最大差值随回风道风速的增大而减小,随管道直径的增大先增大后减小,随管道开孔数的增加先减小后增大。该研究结果对于保鲜运输加湿装置的优化设计具有一定的参考价值。     

果蔬差压预冷设备及预冷技术研究

果蔬采后预冷是果蔬贮藏、流通中重要的前处理技术，是果蔬采后保鲜流通冷链的重要环节。差压预冷技术因其成本低、使用灵活，在发达国家广泛应用于果蔬采后处理。此技术很适宜我国果蔬小规模生产、多品种、低成本的生产现状和高品质大流通的发展。本研究借鉴国外发达国家在差压预冷方面的成功经验，通过对引进差压预冷库的研究、测试、消化、吸收，研究出可在冷库中使用的3种不同预冷量的差压预冷通风设备，并建成一次预冷量12 t的差压预冷库。应用此技术，一般蔬菜预冷时间在4～6 h，仅为同等条件下冷库预冷时间的1/4～1/10，预冷过     

浑水膜孔灌多向交汇入渗湿润体特征数值研究

为了研究浑水膜孔灌不同膜孔直径对多点源交汇入渗湿润体特征的影响,设置4种不同大小的膜孔直径,通过室内试验,在膜孔灌入渗方式下,测量不同膜孔直径多向交汇湿润体特征的变化过程。结果表明：膜孔直径越大,相同入渗时间内水平和垂直湿润锋运移距离越大;自由入渗剖面,水平和垂直湿润锋运移距离均与入渗时间符合幂函数模型,运移参数随膜孔直径的增大而增大,运移指数则减小;交汇剖面水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间符合对数函数模型;随着膜孔直径的增大,膜孔周围土壤含水率均接近土壤饱和含水率,其他相同位置土壤含水率增大,发生单向交汇和多向交汇的时间逐渐减小;浑水膜孔灌湿润体内灌水均匀系数均大于90%,灌水均匀度非常高。     

农业基站室外自然冷能微热管阵列式空冷器性能

针对农业生产服务基站内通讯及储备电源等设施发热量高的问题,该文设计了一种基于微热管阵列的室外空冷器,在北方冬季及过渡季节利用自然冷能对通讯基站散热降温,节能降耗。利用多功能气候实验室模拟不同的室外环境温度,对空冷器在不同流程(顺流和逆流)和不同温度及流量下的换热性能、温度分布、?效率及阻力特性等进行分析。结果表明:逆流式空冷器的换热性能相较于顺流式提升了16.9%。微热管阵列传热单元具有优良的导热性能和均温性能。试验过程中空冷器最大换热量为7.5 kW,空气流动的平均压降为164.9 Pa,水循环管路平均压降为7.96 kPa,?效率最高为38.8%,相较于常规冷却塔,微热管阵列式空冷器适用环境温度范围广且阻力较小。与平直翅片的板翅换热器的流动特性与阻力特性对比结果表明,本文锯齿形翅片的空冷器综合性能提升了36.1%。研究结果可为微热管阵列式空冷器在农业基站的应用提供参考。     

畜禽舍带孔PVC正压风管均匀送风特性的研究

建立了综合考虑带孔ＰＶＣ风管的管道结构特性、入口静压、气流量、空气性能及舍内压力等参数对送风均匀性影响的计算模型，并在模型中首次运用了温度修正方程对管内空气参数进行修正，减少了计算误差。通过对五组不同孔口分布的带孔ＰＶＣ风管的送风均匀性试验，推荐了在孔口气流一致性误差允许范围（±１０％）内带孔ＰＶＣ风管的工程设计参数。     

包气带水气二相流实验研究

本研究设计并建立了一维和二维实验装置,通过水的入渗来驱动气相流动从而营造出水气二相流的流场,并通过监测水的累积入渗量和湿润峰前进情况及流场内各监测点气体的压力变化来研究水气二相流。本实验采用压力传感器并设计了气压自动采集系统来监测并记录一维及二维土柱中气体的压力变化,在土柱的底部出气口,用带阀门的微量流量计来控制并调节气体的出流速率。在一维入渗实验中,我们发现在控制气体出流的情况下水的入渗速率比在没有控制的情况下有所减少。在控制气体出流的实验中,水的入渗速率对应于气体的出流速率有对应的变化,并且总是较气体出流速率大。在二维实验中我们发现,水的入渗速率及空气的压缩程度均为在垂向较为横向大。此外,我们还得到了不同时刻空气压力的等值线图,通过空气压力等值线图可以看出在供水槽与出气口之间的连线的直线方向上,空气的流动最强烈。     

基于多目标算法集热/蒸发器微通道结构优化

为提升微通道集热/蒸发器流动与传热性能,该研究通过多目标算法对集热/蒸发器微通道孔结构进行优化。首先,建立集热/蒸发器流动传热耦合模型,通过试验验证模型准确性;其次,采用响应曲面法拟合集热效率和压降的目标函数,建立以微通道集热/蒸发器结构参数为变量的双目标优化模型,并通过多目标粒子群优化算法得到集热效率和压降的Pareto优化解集,用K-means聚类算法对优化解集进行分类;最后,采用不同季节典型工况试验数据确定最佳微通道孔结构尺寸。研究结果表明：集热效率和压降目标函数的决定系数R2分别为0.995和0.999,拟合精度高;孔长、孔宽及孔间距对集热效率和压降影响显著;最终确定孔长1.27 mm、孔宽1.53 mm、孔间距0.39 mm为最佳微通道孔结构尺寸,与原结构相比,集热效率平均提高了8.29%,压降平均降低了11.05%。此方法提供了一定工况范围的优化解集,提升了微通道集热/蒸发器流动与传热性能。     

开孔方案对肉牛舍湿帘冷风机-纤维风管送风降温效果的影响

该研究通过纤维风管4种开孔方案设置,结合湿帘冷风机,满足到达1.3 m高度时,1号、2号、3号及4号风管射流风速分别为1.5、2.3、3.1、3.9 m/s;测量牛舍的环境指标和试验牛的生理指标,比较缓解热应激效果,探索较优化的开孔方案。结果表明：测定期间,4个风管区域之间温度差异不显著（P>0.05）,平均比舍外低2.1℃（P<0.05）;相对湿度均低于85%。试验牛所在3号风管区域平均风速最高,为1.32 m/s;1号风管区域最低,为0.62 m/s。二氧化碳浓度3号风管区域最低,1号风管区域最高（P<0.05）。牛只呼吸频率3号风管区域最低,为42次/min,1号风管区域最高,为52次/min,肉牛呼吸频率与试验区风速显著负相关。该研究表明,湿帘冷风机-纤维风管系统可有效缓解肉牛热应激,开孔方案设置满足到达1.3 m高度时射流风速为3.1 m/s的风管效果最优。     

气力托勺式马铃薯精量排种器设计

针对勺带式排种器播种前进速度进一步提高的限制以及气吸式排种器播种马铃薯所需功耗较大等问题,设计了一种气力托勺式马铃薯精量排种器。气力托勺式马铃薯精量排种器主要由滚筒、托勺、种箱、空心轴、气压隔板、压缩弹簧、链轮、清种气管等部件组成。通过理论分析与计算,确定了排种器关键部件参数。为了确定气力托勺式马铃薯精量排种器作业的优化参数,以负压、清种风速、型孔直径、滚筒转速为试验因素,以漏播率、合格率为试验指标,采用Box-Behnken试验设计原理进行了排种器性能试验,得到影响漏播率和合格率的主次顺序为负压、滚筒转速、型孔直径和清种风速。利用数据处理软件Design Expert 8.0.6进行参数优化,以漏播率、合格率为试验指标,得出负压为8.92 kPa,清种风速为32.25 m/s,型孔直径为18.34 mm,滚筒转速为19.92 r/min时,模型预测的漏播率为3.64%,合格率为91.9%。经过试验验证,与优化结果基本一致。论文相关研究可为马铃薯精量播种技术的研究提供参考。     

考虑工作压力的垂直摇臂式喷头可调结构参数优化与试验

为了使垂直摇臂式喷头运行时处于最优水力性能状态,采用中心复合试验设计与响应曲面分析对喷头的可调工作参数进行优化研究。以配重与旋转中心的距离、工作压力和喷嘴直径为变量,以喷灌变异系数、平均喷灌强度、正方形布置均匀系数和正三角形布置均匀系数为响应指标,建立了不同响应指标与变量的多元回归模型,研究了各因素及其交互作用对不同响应指标的影响。利用回归模型进行单目标与多目标的参数优化,并对其进行试验验证。结果表明:各因素对喷灌变异系数的影响顺序依次是:工作压力、喷嘴直径、配重与旋转中心的距离;对平均喷灌强度的影响顺序依次是:喷嘴直径、配重与旋转中心的距离、工作压力;对正方形布置均匀系数的影响顺序依次是:工作压力、配重与旋转中心的距离、喷嘴直径;对正三角形布置均匀系数的影响顺序依次是:工作压力、配重与旋转中心的距离、喷嘴直径。多目标优化下的最佳组合参数为:配重与旋转中心的距离116 mm、工作压力543 k Pa、喷嘴直径12.6 mm,其对应的喷灌变异系数、平均喷灌强度、正方形布置均匀系数和正三角形布置均匀系数分别为:0.27、6.37 mm/h、87.60%、87.93%,预测值与试验值的误差小于5%,预测回归模型具有较高的可信度。该研究可为垂直摇臂式喷头的设计以及合理调节配重与旋转中心的距离、工作压力和喷嘴直径使喷头运行时处于最优水力性能提供参考。     

侧正压玉米排种器的设计与试验

为了实现玉米精量播种,该文设计了一套侧正压排种器,分析了排种器的工作原理,并对排种过程动力学进行了研究;对影响排种器性能的基本因素进行了均匀设计试验,并且分别对排种性能3个指标建立了回归数学模型。试验结果表明,排种盘转速对播种合格指数和漏播指数影响最显著,充种型孔尺寸对重播指数影响最显著,风机压力对排种指标有影响但影响不显著,风机压力达到1.2 kPa,排种盘转速18 r/min,充种型孔宽度11 mm时,既能够满足播种要求。通过种子分级试验,分级后排种性能指标显著改善,合格指数达到了89.36%,漏播指数降至4.26%。本文所设计的侧正压排种器为气力式精量播种机提供了一种新的参考。