一种新型冷气流涡旋式压差预冷装置的制作方法

本发明涉及低温制冷、冷冻冷藏及农产品加工工程领域，更具体的说，涉及一种利用空气射流技术及涡旋卷吸效应提高食品预冷效率的装置，亦属于流体力学领域。

背景技术：

为了提高新鲜的果蔬及肉食品等农产品的保鲜品质，现有技术常采用预冷、冷冻冷藏、气调、保鲜膜及生物保鲜剂等方法延长货架期。预冷环节是冷链体系中最为重要的一种保鲜技术，尤其是产地快速预冷，可以在第一时间降低农产品的营养物质的消耗，抑制病原菌的活性，对于提高保鲜品质至关重要。现有的预冷技术包括真空预冷、压差预冷、强迫通风预冷、水预冷及冰预冷等。其中水预冷效率最高，但缺点是水质可能会污染农产品，此外可适用于水预冷的农产品种类有限；真空预冷的效果主要取决于农产品组织失水难易程度，因此不同种类的产品效果差异较大，且技术难度大、投资成高；强迫通风预冷成本低，技术成熟，因此采用的采用较多，但预冷速度慢，且由于气流组织单一，导致货架内部的产品预冷效果较差；压差预冷相比其他技术，其性价比较高，常规的压差预冷采用轴流风机抽吸气流的方式使货架产品两侧产生压差，从而驱动冷气流通过产品表面完成降温，其缺点是靠近负压测的产品由于处于冷气流的下端，气流经前端产品换热后的温度升高，降低了自身的换热效率，此外，若货架及产品布置不当，容易出现气流的短路，无法实现压差预冷效果。为此本专利不仅采用了抽吸气流方式，同时采用了基于静压箱的风道多孔射流技术，使各个位置的待预冷产品都能够满足足够的压差，此外独特的结构设计形成的涡旋气流进一步降低了局部温度，增加了压差，圆形货架四周送风、中间回风形式有效避免了常规预冷装置末端货物预冷效果差的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有压差预冷技术的不足，解决不同位置货物预冷效果差异大、气流短路、系统能耗高等难题，研发了一种新型冷气流涡旋式压差预冷装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型冷气流涡旋式压差预冷装置由冷凝机组、预冷间、通风系统及控制系统构成；

所述预冷间由设备间和农产品加工间构成，预冷间内依次设置含有冷风机的翅片管蒸发器、通风系统和农产品加工间，设备间的围护结构为聚氨酯保温板；冷凝机组出口通过设置电子膨胀阀的管路连接含有冷风机的翅片管蒸发器的进口，含有冷风机的翅片管蒸发器的出口连接冷凝机组入口；

所述通风系统包括增压循环风机、静压箱、进风电动风阀、进风通道、进风口、载货搁架、回风孔、回风通道、回风电动风阀等构成。所述增压循环风机位于预冷间顶端静压箱入口处，可将设备间蒸发器出口的冷空气送入静压箱内，使其由动压转为较高的静压。所述进风电动风阀位于静压箱与进风通道联接处，用于控制进气流量；所述四个金属材质的进风通道均匀地垂直安装于金属材质圆形载货搁架板的外围，同时起到支撑搁架的作用；所述进风口均匀布置于进风通道面向圆形载货搁架中心处右侧偏离40°方向上，因此在载货搁架上可形成逆时针涡旋气流；所述回风通道采用金属材质，垂直安装于圆形载货搁架板的中心处，并贯穿各层的搁架板，同样起到支撑搁架的作用；所述的回风口均匀布置在回风通道上，用以抽吸搁架农产品换热后的热气流；所述回风电动风阀连接回风通道与预冷间底端的隔空层，热气流可由该隔空层进入设备间。

所述控制系统由可编程控制器组成，用以控制冷凝机组、循环风机、电动风阀等设备的动作。预冷间内安装温度传感器，每层载货搁架中心回风孔处布置回风温度传感器，温度传感器和回风温度传感器分别连接控系统。当回风孔处温度稳定后且达到产品预冷终止设定温度时，关闭该进风通道的进风口处的电动风阀，从而使其他预冷区的送风量增加。该装置可智能检测预冷终止点，合理的分配各预冷区送风量，不仅可以提高预冷效率，而且降低系统能耗。

本发明具有如下有益效果：

1.各处载货搁架产品预冷压差相对一致，可有效避免气流短路、预冷效果差异性大的缺点；

2.空气射流技术耦合涡流效应可进一步降低载货搁架局部空间的压力及温度，提高预冷速率；

3.不同区域的预冷终止点均可精确界定，且可实现电动风阀对冷气流的智能输配控制，预冷效率高，系统能耗低。

附图说明

图1涡旋式压差预冷装置工作原理图；

图2涡旋式压差预冷过程气流组织分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

一种新型冷气流涡旋式压差预冷装置，基于空气射流技术及气流涡旋效应，结合独特的结构设计使冷气流逆向涡旋运动，形成中心低压区，提高压差进一步增强预冷效果，此外基于优化的风道及送风口设计，可保证各处待预冷区具有相对一致的压差。冷气流的智能输配控制系统，不仅显著提高了预冷效率，而且系统能耗进一步降低。

如图1所示，新型冷气流涡旋式压差预冷装置，包括冷凝机组1、电子膨胀阀2、预冷间3、翅片管蒸发器4、增压循环风机5、进风电动风阀6、回风通道7、温度传感器8、静压箱9、回风孔10、进风通道11、进风口12、载货搁架板13、回风电动风阀14及配套控制系统。农产品在预冷过程中，冷凝机组1启动，此时翅片管蒸发器4及其冷风机、增压循环风机启动5，经蒸发器冷却的气流在增压循环风机作用下进入静压箱9，此时气流动压降低，静压升高，然后经进风通道11由其上的各进风口12进入预冷区，进风通道11可采用变径设计，使各进风口12的风速保持基本一致。冷气流与待预冷产品接触后，吸收热量，温度升高，经回风孔10进入回风通道7进而进入预冷间底部隔空层直至设备间，再次经过蒸发器4降温。待各层预冷区的回风孔10处温度传感器8采集的温度值稳定，且达到预冷终止设定温度时，控制系统动作，关闭该层相应预冷区的进风口12，待整个搁架的产品预冷结束后，关闭相应进风电动风阀6及回风电动风阀14，将产品移至加工间或者冷藏间。本发明提出的送风及回风结构设计及冷气流的智能输配控制，对于提高预冷效果，降低系统能耗具有有益效果。

如图2所示，四个圆形的进风通道11为金属材料，均匀布置于圆形金属载货搁架板13的外周，由于进风通道垂直贯穿多层载货搁架板13，具有支撑载货搁架板13的作用；圆形金属载货搁架板13的中心开孔，回风通道7贯穿中心区域，同样金属材制的回风通道也有支撑载货搁架板13的作用；预冷过程中，冷气流由进风通道7上的进风口12，进入预冷区，此时由于进风口12方向偏离中心40°，且中心区域的回风通道7低压作用，冷气流会出现如图2所示的逆向涡旋流型。冷气流的涡旋运动可使预冷区的外围气体卷吸至内部，从而增加了产品两侧预冷压差，此外根据伯努利能量流动方程可知气流的旋转运动相比静止时的温度要低，类似于龙卷风气旋中心低温效应，因此预冷效果会显著提高。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型冷气流涡旋式压差预冷装置。本发明由冷凝机组、预冷间、通风系统及控制系统构成；所述预冷间由设备间和农产品加工间构成，预冷间内依次设置含有冷风机的翅片管蒸发器、通风系统和农产品加工间，设备间的围护结构为聚氨酯保温板；冷凝机组出口通过设置电子膨胀阀的管路连接含有冷风机的翅片管蒸发器的进口，含有冷风机的翅片管蒸发器的出口连接冷凝机组入口。本发明基于空气射流技术及气流涡旋效应，结合独特的进风口偏心结构设计使冷气流逆向涡旋运动，形成中心低压区，提高产品两侧的预冷压差，进一步增强预冷效果。

技术研发人员：赵松松;刘斌;陈爱强;田海蓉;邱春强;冯琳;康方圆
受保护的技术使用者：天津商业大学
技术研发日：2018.10.15
技术公布日：2019.01.15