Ажурирања на студената клима
Компанијата LU-VE спроведе теоретски и експериментални студии за нов ладилник за складирање свежо овошје и зеленчук. Целта на студиите беше драстично намалување на потрошувачката на енергија и подобрување на квалитетот на складирање на храната. Оваа работа за планирање вклучуваше и класификација на спарување на ладилници за воздух, стока што треба да се чува и ладна просторија наменета за складирање во холистички пристап со цел да се оптимизираат енергетските перформанси на процесот.
Целта на овој извештај е да ги сумира информациите добиени експериментално за време на процесот на складирање на производот Мелинда (Златни вкусни јаболка) со цел да се најде решение со традиционален ладилник за воздух (опремен со вентилатори за вшмукување - Фото 1) и тоа со нов (со вентилатори за притисок) - Фотографија 2) да се спореди од енергетска гледна точка и квалитетот на постапката.
Анализата на добиените резултати од тестот е проследена со теоретска студија за дистрибуција на воздухот во студената просторија во двата случаи со употреба на компјутерска динамика на флуиди (CFD) за докажување на наведените резултати.
Експерименталната анализа беше извршена во соработка помеѓу LU-VE, кој ги снабдуваше ладилниците за воздух и го специфицираше системот за мерење и стекнување податоци и конзорциумот COL, кој не само што ги обезбедуваше ладните простории, туку и го нарача системот за мерење и стекнување податоци. Нумеричката анализа беше спроведена во лабораториите за развој и истражување на LU-VE. Политехничкиот центар од Милано го следеше системот за мерење и анализата на ЦФД како дел од неговата десетгодишна истражувачка соработка со ЛУ-ВЕ.
Експериментите се вршат во студените простории на конзорциумот COL
Фазата на споредба е спроведена со употреба на два индустриски ладилници за воздух со исти димензии на разменувач на топлина 18T 8R 4800A/CuAl/36N (геометрија на ламела 55x55 mm, цевка 12,7 mm), инсталирана во две идентични ладни простории исполнети со иста количина стока од ист тип истите услови за работа (ладна собна температура = +1 ° C, релативна влажност = 85%, температура на влезот и излезот на ладилното средство (етилен гликол, волумен 30%) = -5/-1 ° C).
Покрај мерните инструменти кои го регулираат системот за ладење и климатизацијата во ладилниците, инсталирани се и голем број инструменти за мерење на брзината на воздухот и диференцијалниот притисок на разменувачите на топлина и скалите за мерење на слабеењето на стоката. Сите измерени вредности беа снимени во реално време од страна на системот за телеконтрола на целиот конзорциум.
Во продолжение, се репродуцираат податоците земени од извештајот подготвен од Инг.Ливио Фаданели, раководител на технологијата за складирање на студ и третман по бербата CTT, FEM-IASMA (види табели десно). Деталите за дневното полнење, стартувањето и програмираната вентилација во однос на времетраењето и вредностите беа идентични за двете ладилни ќелии. Параметарот за контрола на влажноста, од друга страна, беше регулиран како што се бараше, при што влажноста на просторијата во двете ладни простории остануваше од 93-95%. Условите за тестирање беа детално запишани во соодветниот дневник за работа.
Контроли и тестови
Протоколот предвидува следнава серија контроли:
Проверка на температурата во јадрото на овошјето при полнење на ладилникот, се спроведува секој ден
Евалуација на слабеењето во реално време, со користење на софтверски систем поврзан со скали опремени со ќелии на кои има по неколку кутии јаболка во секоја ладна просторија.
Анализа на квалитативните својства на јаболката подложени на тест во двете ладни клетки во три точки на време, на почетокот и на крајот на складирањето и по десет дена рок на траење
Евалуација на квалитативните својства со автоматизирана лабораторија Pimprenelle на репрезентативен примерок од 15 овошја: просечна тежина на испитаните плодови (g), цврстина на пулпата (kg/cm 2), содржина на шеќер (IR во ° Brix), вкупна киселост на примерокот (во g/l Јаболкова киселина), сочност (% сок од вкупна тежина), индекс на квалитет (тиол),
Проверка на процентот на губење на тежината, снимен со употреба на седум до осум кутии, што одговара на најмалку 2800 кг бруто тежина, со тежина од двапати (почеток и крај на тестот),
Редовна контрола на потрошувачката на енергија и бројот на работни часови на вентилаторите, поделени во две функции на ладење и програмирана вентилација
Евалуација на добиените резултати, заклучоците и последиците по завршувањето на експериментот
Почетно ладење во фаза на транзиција
Резултатите презентирани во табелите на стр. 55/56/58 подвлекуваат дека почетната фаза на ладење е од голема важност во споредба со одржувањето, како во однос на потрошувачката на енергија, така и врз влијанието врз крајниот квалитет на стоката, иако тие се во едно многу пократок период. Во оваа фаза, угнетувачкото решение се покажа како многу ефикасно (заштеда од 34%).
За споменатиот период, прикажани се графикони кои ја сумираат споредбата помеѓу двете решенија за ладилници за воздух; особено, ќе нагласиме некои параметри кои се важни за периодот на почетната фаза на транзиција.
Како прво, е означена почетната вредност на загубите на притисок на разменувачите на топлина, измерена со диференцијалните броила инсталирани на уредите во периодот од 29,9. до 2 октомври беа снимени.
Ellелија 30 - 139 Па (средна)
Ellелија 31 - 135 Па (средна вредност)
Вредностите се многу слични: бидејќи разменувачите на топлина се геометриски идентични, се заклучува дека стапката на проток на воздух во разменувачот на топлина и вкупната брзина на проток на воздухот се во суштина исти, што ја докажува постојаноста на споредбата. Како и да е, угнетувачкото решение се чини произведува малку подобар и поконстантен, ако не и многу различен тренд на ладење на примерокот јаболко, како што е прикажано на слика 1, што покажува развој на температурата во јадрото на јаболкото во стандардна позиција.
Слика 2 го покажува развојот на влажноста во истиот период; Во овој случај, и покрај помал број на интервенции во притискачката ќелија (-11%), вредноста е иста со таа на цицачката ќелија. Оваа информација се однесува на точката на вредноста измерена во близина на влезната врата; всушност, подобрата дистрибуција и униформност на приливот на пареа може да се забележат во ќелијата што притиска во споредба со ќелијата за цицање поради порамномерната брзина на излезот на уредот. Особено, не се формирале капки врз стоката во притискачката ќелија во близина на зоната за напојување на водената пареа.
Слика 3 го покажува развојот на температурата на студената просторија во фаза на транзиција; Во согласност со претходниот случај, двете криви се скоро идентични; оптималната вредност на складирање е достигната за околу шест дена (0,9-1,4 ° C).
Слика 4, што покажува развој на содржина на кислород во воздухот во студените простории со текот на времето, е скоро слична за двете ладни простории, при што оптималната вредност е постигната по околу дванаесет дена.
Табелата 1 (стр. 57) ги прикажува температурните вредности снимени на 18 точки распоредени во ќелијата во јадрото на стоката по отворањето на крајот на складирањето. Треба да се напомене дека просечната температура на јаболката во двете ладилни простории во споредба е во основа идентична (1,37 наспроти 1,42 ° C), како и стандардните отстапувања.
Слика 5 ги покажува положбите на јаболката во кои е измерена температурата; првиот цртеж го прикажува планот на подот во ќелијата (на пр. позиција А спроти влезната врата), додека вториот ја покажува позицијата на бројот на испитаната кутија.
Детално, може да се види дека на различни височини (1 °, 4 °, 7 °) температурата во двете ладни простории е ограничена во рамките на отстапување од 0,15 ° C, додека униформноста на температурата помеѓу предните и задните области на студената просторија во цицањето се чини дека е малку подобро. Всушност, овие мали флуктуации се должат на нормалната несигурност во мерењето (не на уредот, туку на методологијата).
Значително отстапување може да се забележи во средната позиција на точката Б (1,09 наспроти 1,45 ° С) и точката Д (1,25 наспроти 1,40 ° С), што ќе ги користиме во следново на симулациите на CFD - може да се објасни со поголема циркулација на воздухот во вшмукувачката ќелија во страничната колона над основата.
Важно е да се напомене дека температурната вредност во точката Е е 1,15 ° C во новиот случај, наспроти 1,45 ° C во традиционалната: ова сигурно може да предизвика некои можни сомневања за можноста на уредот за притисок да го задржи воздухот до Исфрлете го задниот wallид на студената просторија, расчистете го.
На крајот од анализата, прикажани се два графика 6 и 7 што се однесуваат на испитаните две ладни простории, оние од 440 година во периодот од 1.10. до 2.11. што одговара на направените мерења на примероците кои ја прикажуваат брзината на воздухот запишана од осумте анемометри на леталото. Овие сензори беа поставени на следните точки:
1: Јаз на гајба (позиција A4 ° - видете го дијаграмот Слика 5)
2: Странични вентилатори (wallид на влезната врата)
3: На страна „даска за сукало“ (оддалечено 3 m од уредите)
4: Заден wallид на ќелијата (симетричен на положба 2 - странични вентилатори).
Во позициите 1 - 4, просечно се мерат следниве вредности на брзината на воздухот:
Најконстантни вредности се оние што се однесуваат на положбата на задниот wallид на ќелијата, додека најнеконзистентни и флуктуирачки се оние што се однесуваат на позицијата на „страничната подлога“.
На слика 7, аналогно на она што го видовме за ќелијата за ладење со вшмукување, е прикажан развојот на брзината на воздухот во ќелијата за притискање; Детално, средните вредности за истиот период се наведени подолу:
Ако се анализираат средните вредности на овој период, може да се потврди дека двете ќелии имаат исто поле на брзина, т.е. кутиите се погодени од ист проток на воздух во просек. Всушност, постојат области во цицачката клетка каде што градиентите на брзината се значително поголеми отколку во ќелијата за притискање, како што ќе видиме во анализата на CFD.
CFD анализа - студија за динамика на флуиди
Анализата на ЦФД спроведена на двете простории за ладење служеше прво за утврдување на положбата на инструментите за мерење на брзината на воздухот и второ за евидентирање на можни аномалии во дистрибуцијата на воздухот и сугерирање на можни идни промени.
Симулацијата беше извршена со оптимална употреба на симетријата на овие ќелии за да може да се користи соодветен број елементи, компатибилни со достапниот хардверски систем. Бројот на мешани (триаголни и хексаедрални) елементи беше приближно 1.308.000, со поголема густина во областа во близина на воздушните ладилници каде што се поголеми градиенти на притисок и брзина.
Студена просторија со нов тип на вентилатор за туркање
Првично, се појавија некои сомнежи во врска со угнетувачката конфигурација во врска со можната слаба вентилација на задниот wallид на ќелијата; симулациите на CFD, од друга страна, секогаш ја потврдија аналогната брзина за обете конфигурации. Студијата ги потврди овие хипотези, при што брзината на задниот wallид на клетката е скоро идентична (0,45 м/с).
На слика 8 е прикажан векторскиот тек на брзината на задниот wallид на ќелијата, каде што може да се забележи прилично добра вентилација на сите слотови помеѓу кутиите една врз друга (опишаниот курс е параболен со максимална флуктуација на брзината од околу 23%). Варијацијата помеѓу стапките на напојување на процепите на кутиите е аналогна за двете конфигурации на уредите.
На слика 9 е прикажано интересно поле за векторска брзина во близина на уредите (во конкретниот случај притискачкото). И покрај инсталацијата на преграда, што ја подобрува динамиката на проток на исфрлање на воздухот на уредот (разменувач на топлина) до каналот формиран над кутиите, подолу може да се забележи голем вртлог, со циркулација на воздухот од страната на исфрлање до страната на вшмукување на вентилаторот. Пропусната моќност на циркулацијата се проценува на околу 8%. Доколку овој пропусен проток се елиминира со соодветни подвижни затворачки затворачи, брзината на циркулација во каналите помеѓу кутиите ќе се подобри, што ќе резултира со поголема ефикасност на преносот на топлина помеѓу воздухот и јаболката.
Слика 10 ја покажува распределбата на брзината во рамките на целата ќелија за ладење. Анализата на оваа бројка е интересна во споредба со сликата 12, што го покажува истото поле на брзина за традиционалната ладна просторија за вшмукување.
Првата фундаментална разлика е забележливо порамномерната брзина на исфрлањето на воздухот во случај на потиснувачкиот уред. Ова доведува до помала зона на вител од страните на уредите, каде што за време на фазата на навлажнување има аномално влечење на капки и помала загуба на енергија (поврзана со интензитетот на вителот).
Вортекс зона која е иста за двата решенија е онаа што се формира на задниот wallид на клетките додека воздухот тоне во каналот и го погодува подот, создавајќи градиенти на притисок. Овие вртлози можат да се отстранат со употреба на едноставни исправувачи на проток (флексибилни вертикални wallsидови).
Студена соба со традиционална
вентилатор за вшмукување
На слика 10, аналогно на слика 9, е прикажано полето за векторска брзина во близина на традиционалниот уред за вшмукување. Брзиот проток на воздух на излезот од вентилаторите (приближно 9 m/s), исто така, во овој случај се одвраќа со приближно 30 ° наклонет преклоп, доведува до многу турбулентна зона подолу. Овој феномен предизвикува губење на енергија и проценета брзина на проток извлечена директно од разменувачот на топлина од приближно 11%.
На слика 12, како што е претходно опишано во случајот на слика 11, се истакнуваат воздушните струи во ладилната ќелија, обоени во зависност од брзината. Ние веќе разговаравме за значајните вртлози што се формираат на страните на уредите и зголемените градиенти на брзината во каналот за испуштање на воздухот; останува да се разгледа елементот на циркулација на воздухот на theидовите (даска од 120 мм). Инструментите измерија брзина од околу 1,3 m/s во вшмукувачката ќелија и 1,1 m/s во притискачката ќелија. Анализата на ЦФД покажа дека брзините на „враќање“ на воздухот (назад кон уредите) се поголеми во областа близу до подот на ќелијата. Пресвртната точка на векторот на брзината е сè поблиску до подот, толку поблиску се приближувате до задниот wallид на ќелијата. Со други зборови, протокот на воздух што тече назад до уредите е посилен во областа на основната плоча на ќелијата, колку што поблиску се доближувате до уредите. Оваа циркулација на воздухот се проценува дека е околу 8% во ќелијата за цицање и 6% во ќелијата за притискање: циркулацијата на воздухот е значително намалена поради порамномерниот проток на воздухот на растворот за притискање.
Оваа циркулација на воздух го намалува вкупниот проток што би циркулирал околу кутиите и така го намалува конвективниот пренос на топлина; следствено, ова ќе мора да се отстрани со вметнување на соодветни флексибилни странични wallsидови (кои не можат да се оштетат при полнење), поставени на две или повеќе точки од областа директно во непосредна близина на воздушните ладилници. Прицврстувањето на овие wallsидови на задниот wallид на студената просторија би било неефикасно.
Заклучоци
По завршувањето на оваа долга студија и тест активност, можеме да ги сумираме најважните резултати постигнати со новиот вид на угнетувачко решение и да посочиме некои можности за можни подобрувања на динамиката на флуиди.
Помалата потрошувачка на енергија на притискачкиот разменувач на топлина е сосема јасна (-19% годишно), со врв на заштеда во почетната фаза на ладење (-34%); годишната заштеда на трошоците е околу 500 € (со цена на електрична енергија од 0,0713 €/kWh).
Во однос на губење на тежината, разликата помеѓу двете клетки е значителна
Вкупно губење на тежината (притискање на ќелија) = 1,51% = 0,0077%/ден = 0,23%/месец
Вкупно губење на тежината (цицачка клетка) = 1,79% = 0,0094%/ден = 0,28%/месец
Благодарение на новото решение, губењето на тежината е намалено за 16% и во апсолутна смисла, помалото слабеење со растворот за притискање на крајот на периодот на складирање резултираше со вкупна тежина на овошјето во ладилната ќелија 30, што беше за 17 двојни клетки повисоко.
Квалитативното влошување на контролираните примероци од јаболка е слично и сосема нормално и на крајот на периодот на чување и по рокот на траење.
Помалото барање за навлажнување часа/година во ладилната ќелија со притискачки разменувач на топлина (-11%), што се должи на порамномерна дистрибуција на брзината на излезот на ладилникот за воздух (од разменувачот на топлина наместо млазницата на вентилаторот), беше доста очигледна.
Што се однесува до интервенциите за ладење, тие се вршеа поретко во ќелијата 31 и со просечно времетраење од 7,7 минути, во споредба со 4,8 минути и почесто во (нова) ќелија 30, што укажува на подобар пренос на топлина и порамномерна брзина.
Од студијата за CFD, следниве можности за динамичко подобрување на протокот може да се истакнат:
Избегнувајте циркулација на воздухот од излезот на воздухот од ладилникот за воздух до страната на вшмукување (одвојување на двете области); Ова правило е уште поважно, толку е поголема главата со која вентилаторот треба да се справи.
Зауздајте ја циркулацијата на воздухот во областа на страничните wallsидови на ладната просторија (даска); ова може да се направи со вметнување на флексибилни странични wallsидови.
Овие мерки можат да ја намалат брзината на проток на воздухот што циркулира во студената просторија, т.е. Х. зголемете ја количината што всушност ги погодува кутиите за околу 15-20%.