2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近年來隨著人民生活水平的提高,人們對冷凍冷藏食品的依賴度越來越高。冷庫行業(yè)得到快速發(fā)展的同時(shí),冷庫的能耗也逐年升高。在―節(jié)能減排‖的大背景下,冷庫的節(jié)能研究得到越來越多的關(guān)注。冷庫中食品加工過程包括冷卻、冷藏和凍結(jié)等,不同的食品加工過程具有不同的特點(diǎn)以及工藝要求,然而,現(xiàn)有的冷庫的節(jié)能優(yōu)化研究大都單純地從冷庫動(dòng)力系統(tǒng)的角度出發(fā),并未充分考慮不同食品加工過程的區(qū)別。另外,現(xiàn)有研究大都使用靜態(tài)優(yōu)化方法,這些方法適用于食品冷藏等連續(xù)過程,并不

2、適用于食品凍結(jié)和冷卻等間歇過程。本文針對冷庫中包裝食品的凍結(jié)過程進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化研究,在單體食品凍結(jié)過程和冷庫中食品凍結(jié)條件分布研究的基礎(chǔ)上,對食品凍結(jié)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,提出基于食品凍結(jié)工藝要求的分段凍結(jié)系統(tǒng)及其運(yùn)行方式。
  首先,針對冷庫內(nèi)帶包裝食品的凍結(jié)過程,建立單體包裝食品的凍結(jié)過程模型。使用焓法建立食品內(nèi)部傳熱過程模型,以自然對流和輻射換熱處理食品自身與包裝之間的空氣層內(nèi)部的傳熱,使用 CF D方法模擬食品周圍的空氣溫度以及

3、食品對流換熱系數(shù),最后通過迭代方法對包裝食品的凍結(jié)過程進(jìn)行模擬。通過不同包裝分割肉的凍結(jié)實(shí)驗(yàn)對模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,本文提出的模型相對于使用導(dǎo)熱或者忽略空氣層的現(xiàn)有處理方法,能夠更加準(zhǔn)確的模擬包裝食品的凍結(jié)過程。
  在單體食品凍結(jié)過程模擬的基礎(chǔ)上,對凍結(jié)間內(nèi)空氣參數(shù)分布進(jìn)行模擬,研究了食品凍結(jié)條件分布對于食品凍結(jié)的影響。首先通過風(fēng)道數(shù)值模擬,計(jì)算不同空氣參數(shù)下的食品對流換熱系數(shù)并擬合成無因次關(guān)聯(lián)式。然后,使用CFD方法模擬凍結(jié)

4、間在空庫和滿載情況下的流場和溫度場分布,計(jì)算凍結(jié)間內(nèi)不同位置食品的凍結(jié)條件,并進(jìn)行敏感度分析以研究凍結(jié)間內(nèi)空氣溫度和空氣流速對于食品凍結(jié)過程的影響。最后,對凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)條件進(jìn)行不均勻度分析,以研究不同冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量下,凍結(jié)間內(nèi)不同位置食品的凍結(jié)過程差異。
  對于凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié),建立凍結(jié)過程工藝要求評價(jià)指標(biāo)。然后,分別建立凍結(jié)間內(nèi)間歇進(jìn)貨方式下食品凍結(jié)過程中的庫房空氣模型、食品凍結(jié)模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、制冷系統(tǒng)模型等動(dòng)態(tài)模型。以食

5、品凍結(jié)過程能耗為目標(biāo)函數(shù),分別以凍結(jié)時(shí)間和凍結(jié)速率作為食品凍結(jié)工藝要求的約束條件,將約束條件以罰函數(shù)的形式寫入目標(biāo)函數(shù)。以制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量作為凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程的控制變量,計(jì)算制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量的最優(yōu)運(yùn)行方式。使用迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對于凍結(jié)間食品凍結(jié)過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題進(jìn)行求解。結(jié)果表明,對于傳統(tǒng)運(yùn)行方式,存在一個(gè)蒸發(fā)溫度和冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量的最優(yōu)組合,使規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成凍結(jié)最節(jié)能。在蒸發(fā)溫度保持不變或冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量保持不變,以及

6、兩者皆可隨意變化的條件下,凍結(jié)速率約束條件下的最優(yōu)運(yùn)行方式能夠獲得比凍結(jié)時(shí)間約束條件下的最優(yōu)運(yùn)行方式更好的節(jié)能效果。
  在前述動(dòng)態(tài)優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出分段凍結(jié)系統(tǒng),在每個(gè)階段內(nèi)使用固定的蒸發(fā)溫度與冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量,階段性的調(diào)整其運(yùn)行方式。首先以凍結(jié)時(shí)間為約束條件,優(yōu)化計(jì)算不同分段數(shù)下的最優(yōu)運(yùn)行方式,結(jié)果表明,保持食品凍結(jié)時(shí)間不變時(shí),分段數(shù)越多,最優(yōu)運(yùn)行方式下凍結(jié)過程越節(jié)能,但節(jié)能潛力都很小。然后,分析食品相變階段初始溫度場對于食品凍

7、結(jié)影響,并在此基礎(chǔ)上,以食品凍結(jié)速率為約束條件,在不同的允許凍結(jié)時(shí)間下對凍結(jié)間內(nèi)食品凍結(jié)過程進(jìn)行分段優(yōu)化,得到基于凍結(jié)速率的的最優(yōu)分段運(yùn)行方式,提出凍結(jié)間內(nèi)食品分段凍結(jié)系統(tǒng)并給出其運(yùn)行方式。最后,研究分段凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中同時(shí)使用系數(shù)的計(jì)算方法。
  對分段凍結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用模擬及能耗分析。對于一個(gè)有多個(gè)凍結(jié)間的實(shí)際冷庫,建立庫房模型和制冷系統(tǒng)模型,對其實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬并與測試結(jié)果進(jìn)行對比,以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。在全年各月不同氣象

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