基于ANSYS的温控包装圆柱体模型的建立

为简化温控包装设计计算,对实际温控包装系统建立了不同的圆柱体模型。将实际温控包装箱尝试向不同圆柱体模型转化,使其设计方法更简便易行,借助ANSYS软件对其进行了热传递分析和数值模拟,利用转换模型的温控时间与实际温控系统的温控时间之间的相对误差,对各模型进行了筛选。结果表明,采用的圆柱体模型与原立方体温控包装箱的内体积、厚度相等时,最能真实反映实际保温箱的传热过程。为降低包装成本、优化温控包装设计方案提供了依据。     

基于有限元仿真的防冻包装保温性能分析

目的 考虑到寒冷地区不同的低温气候以及不同温敏产品在0～8 ℃的保温时长需求,对防冻保温包装箱箱体以及内部蓄冷剂的工程设计参数进行选择分析,以完善防冻包装方案。方法 首先对防冻保温箱进行有限元建模,分析在低温环境下其瞬态温度变化以及有效保温时长,再结合实际的试验去验证其建模的可信度。利用有限元模型模拟低温环境下保温箱保温性能,先将保温箱箱体基本参数固定,研究蓄冷剂的相变温度和相变潜热对保温性能的影响,再将蓄冷剂的基本参数固定,研究箱体的厚度和导热系数对保温性能的影响。分别拟合出保温箱保温时长的温控图,讨论在不同保温时长要求下保温箱蓄冷剂以及箱体的参数选择。结果 通过仿真和试验的对比,防冻保温箱模型平均偏差为4.6%,符合工程要求;由仿真数据得出,在满足外界低温环境和保温时长条件下,得到所需蓄冷剂和保温箱箱体的工程设计参数合理。结论 在各种外界低温环境和冷链物流保温时长要求下,科学合理地选用蓄冷剂和保温箱箱体的工程设计参数可提高保温箱的控温效率,这可以为冷链物流运输中防冻包装的优化设计奠定基础。     

基于冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择分析

目的 根据不同温敏产品冷链物流所需条件(温度和保温时间),对保温包装箱内蓄冷剂的选择进行分析,以提高利用效率.方法 首先建立蓄冷保温箱的有限元模型,分析冷藏和冷冻2种制冷方式时保温箱内部瞬态温度场和有效保温时间,再结合理论计算验证模型的可靠性.在外界环境温度以及箱体各参数均不变的情况下,以蓄冷剂的设计参数(相变温度和相变潜热)为研究对象,拟合出冷藏和冷冻时蓄冷剂的温控图,讨论不同冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择问题.结果 通过仿真模拟,得出保温箱内温度场分布均匀,有较好的温控效果;仿真和理论所得的保温时间数值相近,最大偏差为6.58％;由仿真数据得出了3种常见冷链物流条件下箱内蓄冷剂设计参数的合理选择范围.结论 在不同冷链物流条件下,合理选择蓄冷剂的设计参数可确保温箱的温控效果,为冷链物流运输中蓄冷剂的选择及控温包装的优化设计提供理论基础.     

轴向冲击作用下嵌套式薄壁球壳结构吸能性能研究及优化设计

针对单个小直径薄壁球壳吸能能力有限的问题,提出了一种嵌套式薄壁球壳结构,并通过有限元软件模拟其在轴向冲击下的动态响应过程,分析了外球壳厚度、内球壳高度和内球壳厚度对结构在轴向冲击下力学性能和变形模式的影响;建立了以比吸能、冲击荷载峰值为吸能性能的评价指标,以外球壳厚度、内球壳高度和内球壳为试验变量的响应表面模型;基于响应表面模型,通过非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对试验变量进行优化,提出了不同工况下结构几何参数选取方案。结果表明,结构几何参数对其吸能特性影响显著,建立的响应表面模型准确可靠,优化方法得到了有限元模拟验证,有利于工程实际应用。     

可折叠冷链运输保温箱设计与性能分析

目的设计一款可折叠的冷链运输保温箱,以减少保温箱空箱运输、贮藏的空间。方法研究接缝热桥处不同路径长度对保温箱保温性能的影响,选取热桥效应最小处路径的长度结构作为可折叠保温箱连接处结构,制作可折叠保温箱,并探究可折叠保温箱与整体保温箱保温性能的差异,论证可折叠保温箱在运输流通及仓储管理方面的特点。结果接缝热桥处路径越长,热桥效应就越弱,保温效果就越好;可折叠保温箱和整体保温箱保温时间最短的点都出现在楞上侧,两者保温时间相差30 min,仅占总时长的3.8%。结论该款可折叠保温箱与整体保温箱的保温性能接近,可满足保温需求。     

不同结构尺寸对EPP保温箱保温性能的影响

目的研究传热过程中不同结构尺寸EPP保温箱的保温性能,以及EPP保温箱内相变材料的相变过程及融化时间。方法运用有限元软件构建EPP保温箱热传导模型和相变材料的相变传热模型,将相变材料完全融化所经历的时间作为有效保温时间,并以有效保温时间的长短评价保温箱的保温性能。结果传热过程中,在保温箱内容积、箱体厚度和箱盖厚度均相同的条件下,内外表面积几何平均值越小,保温时间越长,且长宽比值在1.8~2.0之间时,内外表面积的几何平均值最小。结论进行保温箱结构设计时,适当控制长宽比可减小内外表面积的几何平均值,从而有效提高保温箱的保温能力。     

环境温度和导热系数条件下保温箱壁厚分析

目的为了优化保温箱壁厚设计,以保温箱的保温性能为表征,探究不同环境温度和材料导热系数条件下的最优保温箱壁厚。方法建立有限元模型,对比实验和有限元结果,验证有限元模型的准确性;改变模型中材料的导热系数和外界环境温度,探究不同壁厚对箱体保温性能的影响。结果在环境温度为20～50℃的条件下,导热系数为0.01～0.075 W/(m·K)的保温箱壁厚从10 mm增加到35 mm时,保温性能变化较大;壁厚从35 mm增加到45 mm时,保温性能变化缓慢;同一温度条件下,增加相同壁厚,导热系数越小的保温箱保温性能增加越显著;同一导热系数的保温箱,增加相同壁厚,环境温度越低,保温性能增加越显著。结论在不同环境温度和材料导热系数下,保温箱对应的最佳壁厚为35～40mm,为保温箱的优化设计奠定理论基础。     

蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响研究

目的研究蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响。方法在3种不同的外界温湿度环境条件下,向保温箱内部加入不同质量的蓄冷剂,研究蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响。结果加入不同蓄冷剂质量时,保温箱内各点的保温时间不同,但均遵循着一个规律,即保温箱底层测点的保温时间中层测点的保温时间上层测点的保温时间。在温度为23℃和相对湿度为50%的外界环境下,30 mm厚的XPS保温箱内蓄冷剂与药品质量比为4∶1时,能够有效保存药品在2~8℃,保温时间达到24 h以上。建立了挤塑聚苯乙烯保温箱中心点处的外界温度-蓄冷剂与药品质量比-保温时间的三维模型。结论蓄冷剂结合聚苯乙烯保温箱内部温度可控制在2~8℃,满足冷藏药品短途快递运输的温控要求。     

食品冷藏保温箱温度场模拟与实验验证

目的 研究食品冷藏保温箱在冷食冷藏工况下内部温度场的分布情况,验证保温箱温度的分布以及保温性能是否达到设计要求。方法 采用有限元方法,使用COMSOL Multiphysics构建食品冷藏保温箱热分析模型,按照冷食冷藏的工况进行温度场模拟仿真,再通过实验验证模拟结果的准确性。结果 模拟结果显示,食品冷藏保温箱内部餐盒装满0 ℃食品时,在外界环境温度为46 ℃的高温条件下贮存4 h后,食物温度由上至下递增,食物平均温度为5.55 ℃。实验结果显示,食物平均温度为6.65 ℃,均低于10 ℃。模拟结果与实验结果的平均误差为1.1 ℃。结论 食品冷藏保温箱餐盒内食物温度实验数据与模拟数据变化趋势基本一致,用数值模拟方法分析保温箱温度场可行有效。蓄冷板对提高食品冷藏保温箱保温效果有较大作用,保温性能可满足设计要求。     

冷冻海鲜产品保温箱结构设计与优化

目的为了提高保温箱的保温性能,对冷冻海鲜产品保温箱的结构进行设计和优化。方法针对冷冻海鲜产品"小批量,多批次"的运输需求,设计一款用于冷冻海鲜产品运输的保温箱,同时利用Ansys Workbench进行瞬态热分析,得出保温箱内的温度场变化情况,并通过分析温度场模拟的结果来改进保温箱的结构。最后通过实验与数值模拟相比较的方式,验证模拟的可靠性。结果在保温箱边角处增加少量保温材料就能将保温箱的保温性能提高9.9%。结论通过数值模拟的方式来改进保温箱的结构是可靠的。     

Practical mathematical model to predict the performance of insulating packages

Thermal insulation is used in a variety of applications to protect temperature‐sensitive products from thermal damage. Several factors affect the performance of insulating packages. These factors include the packaging material, the geometry of the package, the geometry of the product, and the degree of contact between the product and the package. In this study, a comprehensive model which includes all of these factors was developed to predict the performance of the insulating package. First, an equation was derived for the calculation of the thermal resistance of a multilayered wall. The wall resistance was then used in a mathematical model which included the aforementioned factors. Basic heat transfer principles covering conduction, convection and radiation were applied to the model and the package heat penetration rate was calculated. Based on this model, several factors affecting the performance of the insulating package were discussed. Examples of the use of this model for ice requirement calculations were also included. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

控温包装控温时间预测模型研究

目的建立控温包装控温时间预测模型,保护温度敏感产品在一定时间内不受外界温度变化的影响。方法以典型长方体产品的控温包装为研究对象,通过计算控温包装系统热阻及控温包装内蓄冷剂的吸热量,建立控温包装控温时间预测模型。同时,基于2种典型控温包装产品在296,308,318 K等3个温度环境中的储藏试验,进行理论与实验验证。结果实际控温时间比模型预测时间长,但偏差均小于10%。结论该理论模型能准确地预测控温包装控温时间,研究成果为控温包装设计提供了理论依据。     

Mathematical modeling for heat conduction in stone fruits

Stone fruit is cooled after harvesting to extend its shelf life and prevent postharvest losses. Because it is quickly subject to chilling injuries at inappropriate temperatures, its thermal properties should be known in order to design an optimum cooling process. However, how long does it take for an olive to reach its storage temperature at the stone–pulp interface? This paper proposes approximated equations as a model for predicting cooling times at the stone–pulp interface and for measuring the thermal diffusivity of the pulp and the external heat transfer coefficient. The model is based on a solution in Fourier series for the conduction of heat in spheres with an inner concentric, insulating spherical core, as a model of conduction of heat in stone fruits.     

Optimizing the thermal conditions for formation of a joint based on vitroceram cement in a glass shell

The authors propose a model for calculating the optimum (in respect of stresses) conditions of heat treatment of an adhesion-bonded joint based on vitroceramcement in a spherical glass shell. The algorithm of solving the examined problem is described. The results of calculating the heat treatment conditions for a spherical shell made of glass 29 250 mm in diameter are presented.Translated from Problemy Prochnosti, No. 2. pp. 52–57, February, 1993.     

熔模精铸型壳预热转移过程温度场及换热规律研究

目的 为了获得不同工艺条件对高温合金熔模铸造型壳在预热及转移过程中温度分布的影响规律.方法 根据实际工况设计了测温实验方案,采用热电偶测温的方法研究型壳在无保温措施、外加保温棉、填砂以及保温棉复合填砂4种工艺条件下对型壳在预热及转移过程中温度分布的影响.获得了型壳升温、保温和转移过程中的温度场变化曲线,并根据实际测温曲...     

新型绕带式液氢高压容器的传热分析和蒸发率计算

对一新型绕带式液氢高压容器的传热过程进行了分析,建立了筒体壁（包括封头）的传热模型,计算了热流稳定工况下各界面温差、筒体和封头的传热量以及容器的蒸发率。结果表明,新结构满足设计要求。     

The Dynamics of Vapor Void under Conditions of Thermal Interaction of a Hot Spherical Particle with Ambient Water

The problem on the thermal interaction of a hot spherical particle with ambient water heated to the boiling point is solved. The level of physical parameters is treated that corresponds to the interaction between molten core droplets and cooling water in the case of severe accident in a nuclear reactor. In calculating the heat transfer via the vapor shell, the thermal radiation of the particle is included. An analytical solution in isobaric approximation is derived for the initial stage of interaction. As demonstrated by the results of comparison with a complete numerical solution, the oscillations of vapor pressure and vapor shell thickness do not affect the mean parameters of heat transfer from particle to water. Results are obtained that illustrate the damping effect of thermal radiation of the particle on the oscillation of the particle vapor shell. The possible destruction of a melt droplet under the effect of oscillation of pressure in the vapor shell is estimated, and the value of the droplet size is obtained at which its further destruction is unlikely.     

复合型蒸发冷凝器的传热分析

通过对空气分流的盘管加填料的复合型燕发式冷凝器的运行原理进行热力分析,给出以冷凝温度与环境空气湿球温度的对数平均差值和综合换热系数的表达方式,不仅简化热工计算,而且通过综合换热系数的引用将盘管和填料的换热归一.另外还着重分析盘管段换热的影响因素,并指出空气流量的分配决定金属盘管和 PVC 填料的使用率.