Phân tích dòng khí và truyền nhiệt bên trong container lạnh chứa trái cây – Phần I: Xây dựng và kiểm chứng mô hình

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Vật liệu & bao bì: táo Top Red đóng trong túi nhựa (~1,5 kg/túi), 8 túi/hộp carton Econo-D mở nắp, xếp 8 hộp/lớp, 8 lớp/pallet gỗ 1,2 × 1,0 m; thành ngắn có khe thông gió 3,2% (dưới) và lỗ tay (trên), thành dài có 2 lỗ tròn 1,09%, đáy kín.  

Container lạnh Star Cool SCI‑40 (11,59 × 2,29 × 2,54 m trong), sàn 35 T-bar nhôm, cấp gió lạnh từ đáy, hồi gió trần, cách nhiệt polyurethane. Tải 20 pallet (15 táo), 2 hàng song song, có khe thông gió giữa. Lưu lượng gió 5400 m³/h (80 đổi gió/giờ), đặt nhiệt độ −1 °C trước khi xếp hàng.  

Thử nghiệm: đo đặc tính tổn thất áp suất của nửa pallet (trên, dưới) theo 3 hướng (x, y, z) trong hầm gió; đo vận tốc (TVS1100, 0–20 m/s) tại khe giữa 2 hàng, trên pallet và gần cửa; đo nhiệt độ lõi quả (cặp nhiệt T, mỗi 30 s, 72 h) tại 3 cao độ/pallet; đo độ ẩm RH bằng logger tại 4 vị trí trên cùng.  

Mô hình: môi trường rỗng chia vùng (trên/dưới mỗi pallet, mỗi hàng), hệ số sức cản theo Darcy–Forchheimer từ dữ liệu hầm gió; giả thiết cân bằng nhiệt cục bộ, hằng số vật lý của táo và không khí; có tính nhiệt hô hấp phụ thuộc nhiệt độ; trao đổi nhiệt qua vách theo hệ số truyền nhiệt U của từng bề mặt.  

Miền tính toán chia lưới ~16 triệu phần tử, tinh mịn ở khe, cửa gió, sàn T‑bar; tính dòng ổn định trước, dùng làm điều kiện đầu cho bài toán truyền nhiệt không ổn định; mô hình rối k‑ω SST, ghép áp‑vận tốc SIMPLE, sai số chia lưới 2–5%.  

Kết quả: vận tốc giảm dần từ dàn lạnh đến cửa, vùng hồi gió sớm qua khe giữa gây “short‑circuit” luồng lạnh, làm vùng cuối container lưu thông kém (<0,4 m/s). Làm mát không đồng đều: pallet gần dàn lạnh (hàng 1, pallet 1–2) và gần cửa (pallet cuối) chậm nhất; giữa container mát nhanh hơn; lớp dưới mát nhanh nhất, lớp giữa/chóp chậm hơn. Sau 24 h, nhiệt độ trung bình đạt 2,7–2,8 °C, độ lệch chuẩn 1,70–2,32 °C. Thiết kế hộp Econo‑D đáy kín hạn chế luồng đứng, giảm đồng đều nhiệt, nhấn mạnh nhu cầu cải tiến bao bì cho phù hợp hệ thống làm mát thẳng đứng trong container.