多出口扇形喷嘴干冰喷射速冻蓝莓特性研究

为提高干冰微粒速冻蓝莓的喷嘴雾化特性,优化设计一种多出口扇形喷嘴,喷射出扇形干冰微粒射流,更均匀更快速地冻结蓝莓。建立多出口扇形喷嘴的物理模型及蓝莓速冻干冰射流流场计算模型。基于Fluent软件,采用气固两相动力学模型DPS、Realizable、k-ε湍流模型对多出口扇形喷嘴干冰微粒喷射速冻蓝莓的过程进行数值模拟研究。探究了扇形喷嘴出口不同V形切槽角(60°、70°、80°、90°)在相同的入口流量和出口孔径下,对干冰微粒在速冻腔内的流场分布、蓝莓的冻结速率和冻结均匀性等参数的影响。结果表明：随着V形切槽角的增加,扇形冲击射流宽度降低,冲击射流核心区域内的流速增加。当多出口扇形喷嘴出口V形切槽角为70°时,相比60°、80°、90°速冻腔内整盘蓝莓的冻结完成时间分布最集中,整体的冻结速度快,流场最均匀,为此喷嘴模型(入口孔径30 mm,入口流速0.25 m/s,出口为圆周布置的孔径5.2 mm×6(6个孔径为5.2 mm的出口)和中心布置的孔径2 mm×4的组合)最优出口参数。随后对模拟仿真最优结果进行实验测试,可得整盘蓝莓完成速冻的时间为119 s,冻结速率为0.50 cm/min...     

干冰喷雾速冻蓝莓的多孔阵列喷嘴

为提高速冻蓝莓的品质,该研究设计多出口阵列喷嘴干冰微粒喷雾速冻蓝莓系统,试验测试获得了蓝莓冻结过程中热物性参数随温度的变化规律,建立速冻腔体内干冰喷雾的速冻模型,利用Fluent软件对蓝莓速冻过程进行数值模拟仿真,获取优化入口流速和喷嘴出口孔径。结果表明：采用圆孔形收缩型喷嘴,设置喷射高度为120 mm,喷嘴入口孔径为30 mm,入口速度为0.25 m/s,出口为圆周孔径5.2 mm×6（6个孔径为5.2 mm的出口）和中心孔径2 mm×4的组合时,整盘蓝莓中心温度从1 ℃降至?18℃用时129 s,实现了蓝莓更均匀快速冻结。对模拟仿真优化结果进行试验测试,得到降温速率最慢的蓝莓完成速冻的时间为127 s,通过最大冰晶生成带的时间为36 s。试验与模拟降温曲线吻合良好。理化性质测试获得干冰微粒喷雾蓝莓速冻前后相关品质变化均优于速冻蓝莓标准。且与?80 ℃液氮喷淋速冻蓝莓的品质做对比,二者理化性质测试结果几乎无差异。研究结果可为进一步优化干冰喷射速冻蓝莓装置提供参考。