真空冷却过程的机理分析

真空冷却过程是复杂的相变传热传质过程,该过程涉及到扩散、传热、传质和相变等机理.在能量和质量守恒的基础上,经过适当的简化,建立了真空冷却过程中的数学模型.通过对结果分析发现,数值模拟的结果与实验数据吻合很好,误差在5%以内.数学模型可以准确预测真空冷却过程中的温度变化和质量损失,将有助于进一步理解和研究真空冷却机理.     

真空冷却过程中水分蒸发沸腾的数值模拟（Ⅱ）：模型的验证

利用圆柱型的熟肉为实验材料,通过实验验证了真空冷却过程中水分迁移的数学模型。结果发现：产品在70min内从70℃被冷却到5℃。当真空冷却结束时,产品中心和表面的实验温度分别是7．01。c和3．98℃,对应的产品的中心和表面的模拟温度分别是6．97℃和3．78℃。真空冷却实验过程中,产品的平均水分含量从72．60％降到61．03％。模拟过程中,产品的平均水分含量从71．00％降低到62．37％。模拟结果显示真空冷却的质量损失为8．63％,然而实验过程中真空冷却的质量损失为11．57％,其偏差在3％左右。模拟结果与实验结果基本一致,建立的数学模型能够正确地预测真空冷却过程中温度、压力和水分含量的变化过程。     

果蔬真空预冷过程中热质传递的理论分析

从基本理论和基本定义出发建立了描述球形果蔬在真空冷却中传热、传质的数学模型。通过数值解算得到系统总压、产品温度(表面温度、中心温度、质量平均温度)、产品质量随时间的变化曲线。并用文献中可得实验资料对模拟的趋势加以验证,得到了较好的模拟效果,表明数学模型用来预测真空冷却中球形产品的特征参数如温度、压力和质量的变化过程是正确的,具有一定的理论意义。     

真空冷却过程中水分迁移的数学模型

从真空冷却的基本理论和基本定义出发,分析了真空冷却过程中产品内部的水分迁移过程,建立了真空条件下水分迁移的数学模型.通过数值模拟得到了产品内部、产品表面水分含量随时间的变化曲线及产品的质量损失随时间的变化曲线.利用文献中的试验数据对模拟结果进行了验证,模拟结果与文献中的试验结果基本一致.这表明数学模型可以用来预测真空冷却过程中产品的水分含量和质量损失,具有一定的理论意义.     

冷阱温度对蒸煮肉制品真空冷却效果的影响

真空冷却技术具有降温速度快、运行能耗低等优点,在食品冷链中得到了应用并迅速发展。本文以蒸煮肉制品为研究对象,开展蒸煮肉制品真空冷却效果实验,分析不同冷阱温度对冷却速率、质量变化和真空室内压力对冷却效果的影响。结果表明:不同的冷阱温度对蒸煮肉制品冷却速率、冷却前后的质量变化,以及对冷却过程中真空室内的压力产生不同的影响。另外,并非冷阱温度越低冷却效果越好,实验对比了冷阱温度为-15℃、-25℃和-35℃下的真空冷却过程,冷阱温度的最佳值为-25℃,冷却时间最少为320s。     

果蔬减压冷却过程中的传热与传质分析

果蔬减压冷却过程中的传热传质是优化运行管理、设计高效节能型真空冷却设备的基础,对减压冷却过程进行理论模拟研究能减少实验投入,缩短实验周期,具有重要的理论意义和现实意义.本文详细讨论并总结了真空冷却过程中球形果蔬的传热传质数学模型,这个模型对于减压冷藏实验的分析能够提供必要的数学模拟手段.     

白菜真空预冷热质迁移模型及实验研究

以柱状白菜为研究对象,建立了热质迁移数学模型,并对该模型采用实验的方法加以验证。在设定真空压力状况下,就真空室内的压力变化,白菜自身温度变化,真空室内相对湿度变化以及白菜质量损失情况,模拟与试验进行了对比,其结果相接近。文章分析了试验过程参数变化的机理及误差产生的原因,模型对柱状蔬菜真空预冷的理论研究有参考价值。     

球性食品真空冷却非稳态过程的数值分析

通过引入食品材料透气性参数和食品内部到表面的最短距离,建立了食品真空冷却过程的传热模型。在此基础上,采用用户自定义函数编程,首次基于FLUENT模拟了球形食品真空冷却过程。以卷心菜真空冷却为例进行了实验验证,结果显示模拟值和实验值吻合性较好,并对模拟结果进行了分析。研究结果表明:食品材料的透气性和形状对真空冷却过程中食品内部温度场的分布有显著的影响,透气性越好、食品内部到表面的最短距离越小,温度分布越均匀。FLUENT模拟为研究食品真空冷却提供了新途径。     

基于LSSVM的真空玻璃传热过程建模

真空玻璃传热过程隔热性能和质量评价关键指标-传热系数(U值)受真空度影响,难以精确检测。为实现真空玻璃隔热性能和质量的快速评定,建立了基于LSSVM的真空玻璃传热过程智能模型,应用MATLAB软件和实验数据,对真空玻璃传热过程进行了模拟,在线预测了真空玻璃传热后侧(非热源侧)的中心温度。结果表明:模型理论正确,预测迅速(时间1 s),误差小(相对误差1.2%),为真空玻璃隔热性能和真空玻璃质量的快速评定提供了一种新的技术手段。同时,也为后续研究能将温度参数预测转化为传热系数预测奠定一定的理论和应用基础。     

氧化铝真空碳热还原炉瞬态温度场模拟计算

以昆明理工大学真空冶金国家工程实验室氧化铝真空碳热还原炉为研究对象,依据传热学理论和氧化铝真空碳热还原炉的结构特点,分析了氧化铝真空碳热还原炉的加热和散热过程,并用有限元法建立了真空碳热还原炉瞬态温度场数值模拟计算模型,运用ANSYS软件对还原炉在持续加热下的瞬态温度场分布进行了数值模拟计算并得出了还原炉温度场的三维分布状况,同时分析了瞬态温度场的变化情况。经过具体实验验证,模拟计算结果与实验所测的局部各点测量值误差均在2%以内,实际所测的平均值与模拟结果误差在1%以内。     

CFD simulation of coupled heat and mass transfer through porous foods during vacuum cooling process

A numerical simulation by using a computational fluid dynamics (CFD) code is carried out to predict heat and mass transfer during vacuum cooling of porous foods on the basis of mathematical models of unsteady heat and mass transfer. The simulations allow the simultaneous prediction of temperature distribution, weight loss and moisture content of the meats at low saturation pressure throughout the chilling process. The simulations are also capable of accounting for the effects of the dependent variables such as pressure, temperature, density and water content, thermal shrinkage, and anisotropy of the food. The model is verified by vacuum cooling of cooked meats with cylindrical shape within an experimental vacuum cooler. A data file for pressure history was created from the experimental pressure values, which were applied in the simulations as the boundary condition of the surface temperature.     

蔬菜真空冷却工艺的实验研究

真空冷却是一种能提高果蔬贮藏品质并可延长货期的快速预冷方法。本文以卷心菜、大葱、豆角和韭菜为研究对象,利用BSVC5真空预冷机,针对加水、包装、降压和复压等工序进行实验研究。结果表明,真空冷却前对蔬菜加水和包装能够明显加快冷却速度和降低失重率,且加水量应低于6%;采用分阶段降压能使蔬菜降温更均匀,并根据蔬菜自身性质终压应控制在200～750 Pa范围内,采取引入冷空气复压的方法可以避免蔬菜温度回升。     

Modelling vacuum cooling process of cooked meat—part 1: analysis of vacuum cooling system

A mathematical model is developed to analyse the performance of a vacuum cooler. The model is based on the mass conservation of air and vapour in the vacuum chamber. In the chamber, the vapour evaporated from foods under the vacuum and the vapour removed by the vapour-condenser and vacuum pump contribute to the variation in the vapour partial pressure, and the ingress air and the air released by the pump cause the change of air partial pressure. Experiments were carried out on vacuum cooling of water to validate the model. The predicted vacuum pressure and temperature histories are compared with the measured values. The maximum deviation between the predicted and measured vacuum pressure is within 110 Pa (for the chamber pressure between 12,000 and 2200 Pa), while the maximum deviation between the predicted and measured temperature of water is less than 2 °C. The model can, therefore, be used to predict the transient vacuum pressure profiles for analysing the vacuum cooling process of foods such as cooked meat.     

基于MATLAB的氮化铝和铜界面热阻仿真

以低温界面热阻实验研究为基础，以氮化铝（AlN）和无氧铜（Cu）样品为对象，研究了温度和压力对陶瓷（AlN）和金属（Cu）之间的界面热阻的影响。应用最小二乘法和MATLAB软件工具，得到界面热阻和界面温度以及接触压力之间的关系，建立其数学模型和计算机仿真模型，从而可以预测在不同的界面温度和不同接触压力作用下AlN和Cu之间的界面热阻。界面热阻温度范围90-200K，压力变化范围0．273-0．985MPa，仿真结果与实验结果误差小于5％。这对低温与超导、超导材料及其应用技术有重要意义。     

真空冷却过程中水分蒸发沸腾的数值模拟（Ⅰ）：模型的建立

真空冷却过程是复杂的相变传热传质过程。在真空冷却期间,当真空室内的真空压力低于或者等于熟肉温度对应的饱和压力时,熟肉内部的水分将会沸腾蒸发以产生冷却效应。在能量和质量守恒的基础上,经过适当的简化,建立了真空冷却过程中水分迁移的数学模型。此模型能够预测真空冷却过程中熟肉内部的温度、压力和水分含量分布。     

聚苯乙烯微孔发泡中气泡长大及冷却定型模拟

本文以聚苯乙烯（PS）-超临界CO₂系统为例,提出了一种基于细胞模型,结合动量方程、质量方程、扩散方程及本构方程建立气泡长大及冷却定型问题的数学模型。用MATLAB编制了基于以上数学模型的仿真模拟程序。在模拟过程中,通过引入材料性质与温度、压力、CO₂浓度的关系式,确定了工艺参数和微孔形态之间的量化关系。结果表明,三个工艺参数对PS-CO₂气泡长大的影响：CO₂浓度 > 压力 > 温度。由正交模拟实验可知,不同加工条件下得到的气泡半径最大为49.5 μm,最小为1.27 μm,其中适于微孔发泡的气泡半径则处于10~25 μm之间。另外通过对气泡冷却定型的研究得到,快速冷却可以使气泡密度增加、气泡尺寸减小。     

A Mathematical Model for Forecasting Distortion of Workpieces with Phase Transformation on Cooling Process

A temperature phase transformation stress coupled 3D nonlinear mathematical model has been proposed for forecast-ing distortion of workpieces on the cooling processes in this paper. Moreover, a series of subroutines were developed on the MARC (analysis research corporation) software platform and the simulation result is basically identical with the experimental one that measured on the workpiece shape with LEITZ equipment. This verifies that the mathematical model and method are feasible.