喷嘴结构对气流冲击式速冻机钢带表面换热特性的影响

• 作者: 柳雨嫣 王金锋 谢晶
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 喷嘴 数值模拟 传热 努塞尔数 射流冲击 速冻机
• 年，卷（期）: 2018,（18）
• 所属期刊栏目: 农产品加工工程
• 页码范围: 292-298
• 页数: 7页
• 分类号: TP391.4|S431.9
• 字数: 5663字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.036

摘要

为了改善现有速冻机存在的效率低、能耗大等问题,该文对比了2种速冻机的喷嘴结构,以期找到提高设备内部换热强度和均匀性的最佳结构.由于速冻机模型较为复杂,为了简化试验模型,本文以冲击式速冻试验台为依托,在验证所建立模型的可靠性的基础上,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟分析比较了气流冲击式速冻机2种喷嘴的换热性能.从钢带表面Nu分布和传热均匀性2个角度出发,分析了不同喷嘴到钢带表面距离与出口直径的比值(H/DE)下圆孔和圆漏斗喷嘴结构的钢带表面换热特性.结果表明,当H/DE值在2～12时,圆漏斗喷嘴结构的钢带表面Nu比圆孔喷嘴结构的Nu高5.41％～15.10％.2种喷嘴结构的钢带表面Nu变化受H/DE值影响较大,受横流影响较小.圆漏斗喷嘴结构的钢带表面传热均匀性指标η值比圆孔喷嘴结构的η值低7.06％～34.52％,圆漏斗喷嘴结构的钢带表面传热更均匀.对比2种喷嘴结构,在冷却空气入口处质量流量相同情况下,圆漏斗喷嘴结构的钢带表面能得到更高的Nu值和传热均匀度,更有利于减少食品的冻结时间,提高速冻机产能以及食品的冻结品质.