气调冷库加湿分析与软件算法

　　调冷库内的果蔬及时、准确地加湿是一项非常重要的技术工作。本文分析阐述减湿和加湿的原理及过程并提出修正的湿空气物性参数模型方程,依据牛顿迭代算法,开发冷库果蔬加湿计算机辅助计算软件,其计算结果与现有冷库工作过程的实测数据相吻合。

　　水是组成生命的重要物质,也是食物的主要成分之一,水分存在的状态直接影响着食物自身的生化过程。食品中的水分可分为自由水和结合水,自由水在动物细胞中含量较少,而在植物细胞中含量较高;结合水包围在蛋白质和糖分子周围,形成稳定的水化层,对蛋白质等物质具有很强的保护作用,对食品的色、香、味及口感影响很大[1]。相对于被冻结冷藏的肉类食品而言,冷藏的果蔬的干耗问题更加突出,因此笔者重点讨论果蔬冷藏保鲜的加湿问题.

　　气调冷库内的果蔬,在被冷却的同时,由于自身呼吸热和干冷空气的吸湿作用会不断失去自身水分,不但会加速自身营养成分的流失和破坏,而且会减少自身的质量,造成较大的经济损失。柑桔果实储存过程的失重有3/4是由于蒸腾失水所致;苹果在2.7e贮藏时,由于蒸腾失水引发的失重约为0.5%[2]。因此对气调冷库内的果蔬及时、准确地加湿是一项非常重要的技术工作。各种冷库控制系统调控的主要目标是库内的温度、湿度、空气成分等环境参数,由于热源、冷源、干扰源的共存,冷库系统内温度、湿度的受控状态可近似满足分解性、叠加性、齐次性、延迟性。所以,冷库系统可近似视为线性时不变连续系统[3],其内部存在温度、湿度变化的梯度场。毫无疑问,所谓冷库内部的温度和湿度,是指库内平均的温度和湿度;相对而言,在冷库内部,当热负荷稳定时,确切的库内空气状态点只有:冷风机出口空气状态、冷风机进口空气状态。而库内环境状态基本上是这2种状态的/平均值0。从这个角度来说,国内一些学者提出的:以冷风机出口空气状态为库内环境状态,进行冷库加湿量计算的理论观点[4-6],显然是不合理的,而且以上加湿算法未考虑库内存货的品种、吨位等情况,因此不可能得出正确的计算结果。要建立正确的加湿量算法就必须将减湿和加湿的原理和过程分清,但在目前的冷库制冷专业和食品冷藏专业的著作中对于食品加湿算法的系统全面的论述尚不多见。

　　1 加湿过程和不同加湿阶段的加湿量

　　库内热空气状态为h,进入冷风机后,被冷风机排管冷却,由于冷风机排管的表面温度低于空气的露点温度,所以热空气中的水蒸气将凝结为水,使空气的含湿量降低,相对湿度增大,这是一个减湿冷却过程[7],出口空气状态为c;在湿空气焓-湿图上确定状态点h和c,并连结为直线段,按冷库内平均温度作等温线得到与直线段hc的交点,就是冷库内的/平均0状态点n。冷风机一般可将空气处理到U=95%左右[7],延长直线段hc与U=95%的相对湿度线相交,便得到了机器露点L点。