高效低温相变蓄冷速冻器的实验研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jerryhua1987
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随着我国经济的快速发展以及国民生活水平的日渐提高,人们越来越注重饮食的健康,速冻保鲜技术的提高已成为家电冰箱行业发展的必然趋势。相变蓄冷材料(Phase Change Materials,PCMs)可以利用物质的显热或者潜热将物质的冷量储存起来,在需要的时候将其冷量迅速释放,可以满足家用冰箱速冻新鲜食品对冷量的需求。然而,目前有关家用冰箱适用的低温相变蓄冷材料及速冻器还缺乏深入、系统的研究。本文采用理论计算与实验测试相结合的研究方法,围绕低温相变蓄冷材料及其性能优化,开展了低温相变蓄冷速冻器的实验研究工作。  相变蓄冷材料的特性是决定冰箱速冻器速冻效果的重要基础数据,本文通过查阅文献及利用差示扫描量热法(DSC)测试的实验研究,对比分析了不同浓度下氯化钠、氯化钾、乙醇、蔗糖以及氯化铵溶液的相变温度及相变潜热,结果表明,浓度为5%的氯化铵溶液相变温度为-17.6℃,相变潜热为304J/g,可以作为家用冰箱低温相变蓄冷材料;同时,为进一步优化材料性能,通过理论计算及实验测试得到添加高吸水树脂(SAP)及浓度为0.02%的硅藻土可以将材料的过冷度由2.9℃减小到1.2℃。  为分析该相变蓄冷材料在家用冰箱冷冻室中的使用效果,本文对新鲜鸡肉(规格140mm-82mm-25mm)进行速冻实验。实验结果表明,相变蓄冷材料的使用可以使得新鲜鸡肉度过其最大冰晶生成带的时间由300mins降低到46.5mins;而采用直吹和侧吹强风的方式加快新鲜鸡肉的速冻,使鸡肉度过最大冰晶生成带的时间分别为79mins和121mins,远高于使用相变蓄冷材料的时间,并且空气流动的加快导致新鲜鸡肉的干耗率骤增,因此冰箱冷冻室中不宜采用强风速冻。  通过在相同单平板结构速冻器中,分别添加国内外先进的冰箱相变蓄冷材料及本文选用的低温相变蓄冷材料,测试速冻新鲜鸡肉度过最大冰晶生成带的时间分别为:日本材料88.25mins,广东材料90.25mins,本文材料46.5mins;同时,在采用本文所选低温相变蓄冷材料的基础之上,结合双平板结构速冻器的使用,可以进一步降低新鲜鸡肉速冻过程中度过最大冰晶生成带的时间到22mins,满足国际评价标准(≤30mins)。
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