立式冷藏陈列柜内食品传热模型研究及温度预测

　　0 引言

　　食品的温度直接关系到食品的质量和安全性.作为食品冷链的末端，冷藏陈列柜主要是使陈列柜内保持合适的温度，维持所陈列商品的温度，从而保证商 品品质[1].从文献[2]对陈列柜冷负荷分析看，其传热包括导热、对流和辐射3 种方式，而食品的温度与环境因素相关[3].谢堃等[4]指出合理设定环境条件可以减低陈列柜能耗，提高陈列食品品质.薛牡丹等[5]通过试验证明了蒸发 器结霜对柜内食品温度有很大影响.O.Laguerre 等[6]通过对家用冷柜进行传热分析，建立了传热计算模型，以预测冰箱内温度. 本文拟通过对已建立的立式冷藏陈列柜传热模型理论进行分析与修正，实现柜内食品的温度的有效预测.

　　1 立式冷藏陈列柜试验相关数据

　　试验所用的立式冷藏陈列柜结构如图1a) 所示，陈列柜为单层风幕，6 层搁架，食品尺寸为200mm×100mm×50mm.冷藏陈列柜在温度为25 ℃ ，湿度为60% 的恒温恒湿室运行24 h，食品温度达到稳定状态.食品温度分布如图1b)所示.

　　2 立式冷藏陈列柜传热模型

　　从图1b)可以看出，立式冷藏陈列柜内不同位置的食品温度有明显差别.根据位置的不同，笔者用线a和b将所有食品分成4 部分，即上前、下前、上后和下后，并将传热模型简化为二维形式.

　　2.1 传热模型分析及方程的建立

　　1)风幕和上前食品换热方程为

　　2)风幕中高位置换热方程为

　　3)风幕和下前食品换热，换热方程整理后为

　　4)风道空气与下后侧食品，通过背板热损失换热，换热方程整理后为

　　风道空气与上后食品换热、风道空气通过背板二次热损失、风道空气通过顶板热损失的换热方程整理后分别为

　　6)上层食品温度分布如图2 所示，左侧和右侧食品的中心温度分别为T3*，T1*，利用差值法可

　　背风板渗流的部分空气0.5mi与上后食品换热，换热方程为

　　背风板渗流的部分空气与上前、下后和下前食品换热，换热方程分别为

　　7)后侧食品热平衡分析. 后侧食品主要与风道空气、背风板射流空气和前侧食品进行换热，对上后食品热平衡分析可得

　　8)前侧食品主要受到风幕空气对流换热、外界环境热辐射和后侧食品的导热，对上前食品热平衡分析可得

式是求解食品温度所用方程，其中①③④⑥ 分别是对上前、上后、下前、下后食品温度的预测方程.

　　2.2 传热模型参数取值