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硕士论文-自然冷源贮备的理论与实验研究，共60页，32965字
摘 要
随着中国的入世，果蔬产品出口量的增加，对于果蔬保鲜库容要求越来越大。保鲜
库每年耗电量相当的巨大，电力资源的不足严重影响了此行业的发展。为此需要寻求一
种节能的贮藏方式，而利用自然冷源进行贮藏是能耗比较低的一种贮藏方式。
利用自然冷源进行果蔬贮藏的关键是要进行自然冷源的贮备。目前自然冷源的贮备
方法主要有两种：一种是箱群式，一种是层积式，此两种方法虽能贮备自然冷源但制冰
速度慢、操作繁琐。采用热管制冰技术进行自然冷源的贮备可以有效地解决上述两种方
法的缺点。本研究的主要工作包括：
1.自行设计了一套新型热管式自然冷源贮备装置，并进行了实验验证。
结合果蔬贮藏冷库的特点，对传统热管技术进行了改进，设计了一套新型热管式自
然冷源贮备装置，解决了传统热管技术中汽液通道共用的缺点，实现了汽液分离循环。
实验结果表明所设计的热管式自然冷源贮备装置制冰效果好于传统的热管制冰方式。
2. 在自行设计的热管式自然冷源贮备装置上，进行了热管制冰过程的理论分析和实
验研究，得到了热管式自然冷源贮备装置的制冰规律。
通过对热管制冰过程的传热理论分析，建立了以热管蒸发端温度和热管半径为主要
因素的管外一维结冰传热模型；分别以半径和时间为步长对所建立的传热模型进行了迭
代求解，并利用半径微元法得出了不同温度和半径下的结冰速率曲线。
在热管半径不变的条件下，对影响热管蒸发端温度的主要因素进行了实验研究，结
果表明自然冷源的温度和风速是影响热管蒸发端温度的主要因素，并得到了风速和温度
对结冰速率的影响规律，即在本试验范围内，风速增大，结冰速率增加；温度越低，结
冰厚度越大，所得试验结果与理论结果能够较好的吻合。
3. 对自行设计的热管式自然冷源贮备装置进行了结构优化，并进行了实验验证。
为了增加本装置的制冰量，对热管蒸发端结构进行了优化设计。分别设计了上下螺
旋和左右螺旋两种新的结构形式，实验结果表明：上下螺旋结构的结冰效果比左右结构
的好。
关键词：自然冷源；热管技术；结冰；贮藏
目录
摘 要…………I
英文摘要Ⅱ
1 绪论 ……1
1.1 引言 ……1
1.2 国内外果蔬贮藏中自然冷源贮备方法现状与分析 …1
1.3 热管技术在自然冷源贮备中的应用概述 ……………2
1.3.1 热管的基本工作原理 ………2
1.3.2 应用概述 ……………………4
1.4 研究目的与意义 ………………5
1.4.1 目的…5
1.4.2 意义…5
1.5 本课题研究的主要内容 ………5
2. 热管式自然冷源贮备装置的设计 ……………………7
2.1 热管的传统结构和与基本特性……………………7
2.1.1 传统结构……………………7
2.1.2 热管的基本特性……………7
2.2 热管组的设计…………………8
2.3 传热过程分析…………………9
2.4 试验装置设计结果与结冰效果图……………………10
3 自然冷源贮备的理论分析………12
3.1 传热学理论分析………………12
3.1.1 基本概念及傅里叶定律……12
3.1.2 传热的三种基本方式………13
3.1.3 沸腾换热……………………14
3.1.4 凝结换热……………………15
3.2 传热模型的建立和求解………15
3.2.1 传热模型的建立……………15
3.2.2 传热模型的迭代求解………17
3.3 结果与分析……………………22
3.3.1 结冰半径随温度变化曲线…22
3.3.2 不同温度下结冰速率随时间变化曲线……………22
3.3.3 铜管半径对结冰的影响……23
3.4 小结……23
4 影响自然冷源贮备中结冰速率因素的研究……………24
4.1 试验装置、仪器与试验方法…24
4.1.1 试验装置……………………24
4.1.2 试验仪器……………………24
4.1.3 试验方法……………………25
4.2 结果与分析……………………26
4.2.1 风速对结冰效果的影响……26
4.2.2 温度对结冰效果的影响……28
4.2.3 理论与实际温度对结冰速率影响的比较…………31
4.3 小结…31
5 热管式自然冷源贮备装置的结构优化………………33
5.1 理论与设计方案分析…………33
5.1.1 理论分析…………………33
5.1.2 设计方案分析………………34
5.2 透明软管设计………………35
5.2.1 试验材料与方法…………35
5.2.2 结果与分析………………36
5.3 铜管设计结构(Ⅰ) ………37
5.3.1 试验材料与方法…………37
5.3.2 结果与分析………………38
5.4 铜管设计结构(Ⅱ) ………38
5.4.1 试验材料与方法…………38
5.4.2 结果与分析………………39
5.5 小结40
6 结论及进一步研究的建议…41
6.1 结论…41
6.2 进一步研究的建议………42
参考文献44
附图……46