冷藏陈列柜耦合节能的系统多尺度方法研究

食品安全与大型超市冷冻冷藏设备的运行和节能是制冷行业所关注的两个热点问题。据不完全统计，目前全国大中型超市的数量已超过10万家，年销售额在50亿元以上的连锁企业已超过20户以上。目前超市食品冷藏陈列柜的耗电量已占到整个超市总电能消耗的50%左右，运行与节能问题十分突出。本项目用系统多尺度计算方法对冷藏陈列柜系统进行模拟，主要研究超市的空调系统、室内干球温度、相对湿度及陈列柜周围的人员流动对冷藏陈列柜内部温度场和速度场的影响；并以系统多尺度方法的计算结果：一方面构建冷藏陈列柜降阶模型，该模型能对环境影响因素做出快速响应，以便对冷藏陈列柜进行实时控制；一方面通过对食品隔架间的速度场和温度场进行分析，研究构建新型食品隔架，使得食品隔架的温度场和冷藏陈列柜内部的速度场分布更加均匀，从而可以改善贮藏食品品质；最后对改进前与改进后的陈列柜系统进行对比实验研究，以期建立冷藏陈列柜耦合节能方法。

在多尺度计算方面，应用系统多尺度多方法分析了超市冷藏陈柜及超市运行的能耗，研究了超市送风温度、速度、温度等对冷藏陈列柜系统性能（影响贮藏食品品质）的影响因素。当超市空调系统散流器送风温度从19℃到16℃，冷藏陈列柜的能耗降低了6.36%。食品温度的最大降幅为0.18℃。当超市空调系统散流器送风速度从2.0m/s增加到3.5m/s时，冷藏陈列柜的能耗降低了23.4%，食品温度的最大降幅为0.4℃。在冷藏陈列柜节能方面，适当地的调整冷藏陈列柜各层搁架间背风板通孔率有利于冷藏陈列柜柜内温度的均匀分布。当背风板通孔率维持在2%-3%，背风板出风量维持在30%-37%时，柜内的温度均匀性最好。对于风幕初始速度分布，导流板折点列方向位置的影响大于行方向位置的影响；随着导流板折点位置的左移和下移，风幕内侧风速逐渐增加，外侧风速逐渐减小。内侧风速大，外侧风速小的风幕风速分布有利于冷藏陈列柜柜内温度的降低。提出了新型的热管型搁架，由新设计热管和填充的相变材料（水和硼砂组成）构成，研究结果显示，该类型的搁架有效地提升了搁架的温度均匀性。开发了火腿冷却的计算程序，计算结果与实验结果符合得很好，能有效地对食品冷却过程进行预测。在快速预测计算方面，建立了冷藏陈列柜系统运行传热模型，该模型能够快速地对陈列柜的系统性能进行有效预测，且预测值与实验值符合得很好，误差小于1.5℃。开发了复合翅片、间断型翅片、半球突开缝翅片等，结果显示所开发的翅片具有高效低阻特征。