液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱能耗模型建立與驗(yàn)證

　　液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱是目前先進(jìn)的果蔬保鮮運(yùn)輸裝備之一，通過(guò)調(diào)節(jié)保險(xiǎn)箱體內(nèi)環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度、氣體體積分?jǐn)?shù)達(dá)到保鮮果蔬的目的。液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱在調(diào)節(jié)運(yùn)輸環(huán)境時(shí)由于引入了具有大量冷能的液氮和增加了加濕功能，從而改變了保鮮運(yùn)輸箱體的熱狀況和保鮮運(yùn)輸能耗構(gòu)成。分析液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱的能耗構(gòu)成，建立能耗模型，旨在為液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸裝備優(yōu)化及果蔬保鮮運(yùn)輸節(jié)能提供理論參考。

　　1 能耗構(gòu)成分析

　　果蔬保鮮運(yùn)輸是為了維持保鮮運(yùn)輸箱內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度、氣體體積分?jǐn)?shù)，使之處于滿(mǎn)足果蔬保鮮需求的相對(duì)平衡狀態(tài)，然而運(yùn)輸過(guò)程運(yùn)輸箱內(nèi)部和外部環(huán)境變化，導(dǎo)致平衡被打破，運(yùn)輸箱內(nèi)外發(fā)生熱傳質(zhì)。此時(shí)，車(chē)箱保鮮設(shè)備開(kāi)始工作耗能的關(guān)鍵。液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱傳熱傳質(zhì)分析模型如圖1所示，氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱中的氣調(diào)、制冷、加濕等設(shè)備為維持熱質(zhì)平衡而相應(yīng)工作，導(dǎo)致能耗產(chǎn)生。

　　運(yùn)輸箱體傳熱傳質(zhì)分析模型圖

　　2 能耗模型建立

　　由液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱傳熱傳質(zhì)分析模型可知，液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱能耗主要由氣調(diào)能耗、制冷能耗、加濕能耗構(gòu)成。因此，本文主要對(duì)液氮充注式氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱的氣調(diào)、制冷和加濕過(guò)程進(jìn)行研究，然后建立能耗模型。

　　2.1 氣調(diào)能耗

　　所謂氣調(diào)能耗即氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱中氣調(diào)設(shè)備工作能耗，液氮充注式氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱氣調(diào)過(guò)程的耗能設(shè)備主要有充注電磁閥、箱體排氣閥、循環(huán)風(fēng)機(jī)。

　　由于車(chē)箱生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸途中車(chē)箱內(nèi)外熱壓差和風(fēng)壓差的原因，車(chē)箱內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境之間通過(guò)車(chē)箱縫隙進(jìn)行氣體交換，導(dǎo)致車(chē)箱中體積分?jǐn)?shù)逐漸上升。一般，液氮充注氣調(diào)過(guò)程分2個(gè)階段：氣調(diào)階段和微調(diào)氣調(diào)階段。氣調(diào)階段，即運(yùn)輸前將體積分?jǐn)?shù)由環(huán)境原始值降至目標(biāo)范圍下限值;微調(diào)氣調(diào)階段，即在運(yùn)輸途中將體積分?jǐn)?shù)由目標(biāo)范圍上限值降至目標(biāo)范圍下限值。首先確定氣調(diào)時(shí)間、單次微調(diào)氣調(diào)時(shí)間和次數(shù)，然后對(duì)氣調(diào)能耗進(jìn)行建模。

　　2.2 制冷能耗

　　所為制冷能耗，即制冷機(jī)組工作消耗能耗，制冷過(guò)程的耗能設(shè)備主要有壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇和循環(huán)風(fēng)機(jī)。制冷能耗與保鮮運(yùn)輸過(guò)程中的制冷總量有關(guān)，制冷總量包括制冷機(jī)組制冷總量和氣調(diào)附加制冷總量。采用熱平衡法對(duì)車(chē)箱熱工系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立熱平衡方程并求解制冷總量，然后建立制冷能耗模型。

　　研究結(jié)果表明，液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸箱能耗主要由氣調(diào)能耗、制冷能耗和加濕能耗構(gòu)成;根據(jù)能耗模型所得的理論能耗與試驗(yàn)?zāi)芎幕疽恢拢骄鄬?duì)誤差為11.86%±4.29%;根據(jù)能耗模型所得的理論液氮消耗量與試驗(yàn)液氮消耗量基本一致，平均相對(duì)誤差為11.60%±3.51%;液氮充注氣調(diào)過(guò)程消耗較少能耗即可產(chǎn)生較大的附加制冷總量，并且氣調(diào)附加制冷總量與箱體氣調(diào)體積有關(guān)，在該驗(yàn)證試驗(yàn)中理論液氮充注氣調(diào)附加制冷總量所占理論制冷總量的比例達(dá)22%左右。