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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212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。
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