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便携式食品保鲜箱关键技术研究

作　者: 刘翠娜
导　师: 张双喜
学　校: 青岛理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: PCMs 过冷度真空绝热板充冷时间
分类号: TS203
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在人们旅游热潮日益高涨的现今,便携式食品保鲜箱应运而生。它的便捷、保鲜且无毒等特点足以满足人们在登山、旅游等户外活动时对降温止渴的需求。便携式食品保鲜箱由蓄冷剂和保温箱两部分组成。蓄冷剂为相变贮能材料(PCMs),封装在板状长方体塑料盒内。保温箱为长方体状箱体,由聚氨酯在聚丙烯表皮中间发泡而成。本文为增强食品保鲜箱的综合性能,对其一系列的关键技术进行研究。首先对蓄冷剂进行研究提高其性能,甚至研制出性价比更为可观的蓄冷剂以取而代之;其次对保温箱进行实验研究优化其结构,以提高蓄冷剂的利用率增加保鲜持久性;最后以节能为本探究蓄冷剂充冷时的合理摆放。通过对原蓄冷剂进行T-t实验测试,发现其过冷度偏大,而对其添加某些成核剂可以起到减小过冷度的效果。为此对所选成核剂在各种配比下进行对比实验测试,结果表明0.8%乙二醇和8%SiO2效果很好。另外鉴于原蓄冷剂相变(Onset)温度为-10.9℃,我们选用盐水溶液作为蓄冷剂,KCl为主贮能物质。试验表明19.9%的KCl水溶液Onset温度为-10.7℃,并且过冷度比原蓄冷剂要小52.5%,再加上KCl无毒价廉易得,于是我们选其作为新的蓄冷剂。通过对便携式食品保鲜箱在蓄冷剂放冷时的传热情况进行实验跟踪,得出各测试点的T-t曲线,发现底部冷量损失严重。遂提出保温箱结构优化方案,并用ANSYS模拟对各方案下保温性能做出理论验证。通过对保温箱各项性能指标与底部聚氨酯发泡层厚度的关系的推导,得出聚氨酯发泡层的增厚在增强保温性能的同时会导致保温箱的有效容积率减少9.8%;而真空绝热板与聚氨酯发泡组合而成的复合保温材料在不减少保温箱有效容积的前提下降低箱体冷负荷15.7%。蓄冷剂作为贮能物质,在这个能量链中充当冷媒角色,在用它放冷之前要先将其放人冰箱中充冷。在冰箱中不同的摆放位置及方式直接影响蓄冷剂的充冷时间。因此本文对平放在制冷板上、平放抽屉上及竖放制冷板上三种方案进行对比研究。通过对三种方案下蓄冷剂充冷时间做实验测试,对冷藏箱内温度场做模拟仿真,以及对蓄冷剂平板盒不同导热方式进行理论计算,得出最为省时节能方案。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章绪论  9-16
  1.1 蓄冷技术开发的背景及意义  9-11
    1.1.1 蓄冷技术开发的背景  9-10
    1.1.2 蓄冷技术开发的意义  10-11
  1.2 相变蓄冷技术的发展现状  11-13
  1.3 相变蓄冷技术的研究应用  13-14
  1.4 课题研究的主要内容和方法  14-16
第2章相变蓄冷材料的理论基础  16-27
  2.1 相变蓄冷材料的工作机理  16-17
  2.2 相变蓄冷材料的相变动力学特性  17-19
    2.2.1 结晶机理  17-18
    2.2.2 晶核形成与成长过程  18-19
    2.2.3 晶核形成和成长速率的影响因素  19
  2.3 相变蓄冷材料的热力学特性  19-22
    2.3.1 相律  19-21
    2.3.2 勒夏德里叶定律  21
    2.3.3 相图  21-22
  2.4 相变贮能材料分类及几种盐水溶液简介  22-25
    2.4.1 定型相变贮能材料  22
    2.4.2 固-固相变贮能材料  22-23
    2.4.3 固-液相变贮能材料  23-25
  2.5 相变蓄冷材料的要求  25-27
第3章蓄冷剂研制试验及对比分析  27-40
  3.1 引言  27
  3.2 原蓄冷剂蓄冷实验  27-31
    3.2.1 实验布置  27-30
    3.2.2 结论分析  30-31
  3.3 过冷度调节实验  31-38
    3.3.1 实验布置  31-32
    3.3.2 结论分析  32-38
  3.4 新蓄冷剂配制实验  38-39
    3.4.1 实验布置  38
    3.4.2 结论分析  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章保温箱性能优化  40-50
  4.1 引言  40
  4.2 保温箱构造及技术指标  40-41
    4.2.1 保温箱构造  40
    4.2.2 保温箱技术指标  40-41
  4.3 保温箱试验分析  41-44
    4.3.1 实验准备及操作  41-42
    4.3.2 实验结果  42-43
    4.3.3 实验结果分析及数据处理  43-44
  4.4 理论模拟及优化方案的提出  44-49
    4.4.1 理论基础  44-45
    4.4.2 箱体结构的优化方案  45-47
    4.4.3 方案对比  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章蓄冷剂充冷时间的实验研究  50-64
  5.1 引言  50
  5.2 实验分析  50-56
    5.2.1 实验准备  50-51
    5.2.2 实验结果分析  51-56
  5.3 理论计算  56-62
    5.3.1 方案二理论计算  56-60
    5.3.2 方案一和方案三理论计算  60-61
    5.3.3 结论分析  61-62
  5.4 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-69
硕士研究生期间发表的论文情况  69-70
致谢  70

便携式食品保鲜箱关键技术研究

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