液氮冻结食品冻结时间的计算方法及实验验证

冻结时间是评价冻结食品质量的重要指标,正确计算冻结时间是食品冻结装置优化设计及运行的关键。本文通过建立液氮速冻实验平台,测试了食品的冻结时间,介绍了现有的理论模型,选择了几种典型的计算方法应用于食品冻结,并将各模型的理论结果与实验值进行比较,分析各偏差原因,获得计算食品冻结时间最准确的方法。以有限长圆柱状食品为例,通过研究发现在整个氮气温度场中国际制冷学会模型计算结果与实验值最相近,平均偏差为8.86%,分段计算法次之,平均偏差小于15%。     

可移动式小型液体除湿空调装置的研制

针对逆流式和叉流式装置在使用中的优势和不足,设计出可以实现结构一体化的小型液体除湿空调装置。经过试验测试,此装置在上海夏季标准环境(干球温度34℃,湿球温度28.2℃)下,用65℃左右的热水作为驱动热源时,制冷量为6~7k W,送风温度在22℃左右,系统热力COP可以达到0.47,电力能效比可达3.4。     

低温液氮冻结食品传热研究

本文采用液氮汽化后的低温氮气与食品接触进行热交换,搭建了低温液氮实验装置,研究了液氮冻结传热过程中热流量和冷却速度的变化规律。在-170~-50℃之间以-20℃为间距设置7个温区进行冻结实验,将马铃薯从初始温度18℃降至冻结点-18℃。采用拟合公式法对采集的数据进行计算,得到换热过程的平均热流量和温度分布;分析热流量变化规律及温度变化率得到最佳氮气温度。结果表明:当氮气温度为-122.87℃时,热流量增长速率达到最大值,继续降低温度,热流量增长幅度减小,此时有部分热量聚于内部,造成冷量浪费;通过对食品中心-3℃时不同界面的温度变化率计算,得到最佳氮气温度为-133.11℃,与前者仅相差6.71%。因此,-128℃左右的氮气温度为最佳温度,既可以保证食品实现快速冻结又可以提高氮气的有效利用率。     

CO2微细通道流动沸腾换热干涸特性

针对二氧化碳作为制冷剂在微细通道内两相流沸腾换热进行了实验与理论研究,采用红外成像观测与传热系数实验研究,定量与定性地分析了热通量2～35 kW·m^-2,饱和温度-10～10℃工况时,内径为1、2、3 mm圆管内的传热系数。实验结果表明:当质量流率增加时干涸起始干度逐渐降低,当质量流率小于临界值时,干涸现象结束之后,传热系数随着质量流率增加基本维持不变,而当质量流率大于临界值时,干涸现象结束之后,随着质量流率增加传热系数相应增加;随着管径增加,干涸发生的质量流率越小,临界热通量越大,同时管径越小传热系数越高。