速凍冷柜的性能試驗

王健 郭冰

松下冷鏈（大連）有限公司 遼寧大連 116600

1 引言

現在世界上很多國家生產冷柜，冷柜在冷鏈行業中的應用也非常廣泛。傳統冷柜內部以空氣為載冷介質，儲物降溫速度慢，無法達到速冷的目的[1]，一些需要快速冷凍的食品無法在需求時間內獲得合適的保存環境，食品品質受到影響。

應市場需求，冷凍柜逐漸趨于多樣化和多功能化。尤其是隨著速凍食品行業的快速發展，速凍冷柜市場需求量逐漸增大，越來越多的速凍冷柜走進市場，速凍食品的冷凍保鮮功能再次升級。速凍食品在速凍冷柜中可以快速冷凍，即使長時間處于相對恒定的低溫環境，也不會影響產品的品質。

本文針對自主研發設計的速凍冷柜進行測試，在速凍冷柜上進行空負荷降溫速度試驗以及滿負荷降溫速度試驗，考察速凍冷柜在空負荷與滿負荷時最快多久可以達到速凍食品冷凍所需的環境，從而對速凍冷柜整體性能做出評價，為速凍冷柜的優化及性能的改善提供基礎。

2 試驗設備

在速凍冷柜上分別完成空負荷降溫速度試驗與滿負荷降溫速度試驗，以此考察速凍冷柜的整體性能。試驗所用的速凍冷柜型號為BCF-100，分體式，冷媒為R404A，冷媒充注量為2200g。

冷媒充注量通過試驗測定，初始充注2000g，查看速凍冷柜柜體傳感器溫度曲線，評價冷柜性能，第二次再充注200g，繼續評價性能，然后繼續充注100g，至此速凍冷柜柜內傳感器溫度曲線開始回升，隨后再依次充注兩個100g，每次充注后，柜體傳感器溫度曲線都回升，以此為依據，確定BCF-100冷柜的最佳冷媒充注量為2200g。

試驗在公司實驗室進行，試驗設備由速凍冷柜、制冷系統，空調系統和測控監控系統組成。其中，速凍冷柜及制冷系統為試驗主體設備，空調系統用于模擬環境溫濕度，保證試驗所需環境，測控監控系統用于實時記錄和監控實驗數據，體現試驗結果。

3 空負荷降溫速度試驗

空負荷降溫速度試驗是根據公司標準《低溫物流箱試驗標準第2部分：性能試驗標準》要求進行的。所需環境溫度30℃，環境濕度60%。試驗基準為空負荷時，要求速凍冷柜在60分鐘內使柜溫從30℃降到-35℃。

在速凍冷柜內布置7處感溫探頭，用于監控柜內的溫度變化，此7處位置分別測定出風1、出風2、回風1、回風2、柜內上、柜內中、柜內下的溫度，通過測控監控系統查看和記錄柜內各處感溫探頭的溫度變化。這些監控點溫度變化趨勢即可體現出速凍冷柜柜溫的變化趨勢。

表1 各點溫度變化

表2 各點溫度變化

通過實驗，所得結果如表1和圖1所示，從中可以看出，環境溫度保持在30℃，環境濕度保持在60%，試驗所需環境得以保證。制冷開始后，出風1、出風2、回風1、回風2、柜內上、柜內中、柜內下7處溫度快速下降，20分鐘后此7處溫度就已經到達-14℃左右，降溫速度快且持續下降，57分鐘時，此7處的溫度從30℃降到-35℃，即柜溫從30℃降到-35℃，滿足60分鐘內柜溫從30℃拉到-35℃的試驗基準，并且曲線繼續平穩下降，在144分鐘后達到-40℃，滿足了速凍冷柜的性能要求。

4 滿負荷降溫速度試驗

滿負荷降溫速度試驗是根據公司標準《低溫物流箱試驗標準第2部分：性能試驗標準》要求進行的。所需環境溫度30℃，環境濕度60%。試驗基準，滿負荷時，90kg常溫下，要求速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-3℃的時間為245分鐘，要求速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-18℃的時間為540分鐘。

在速凍冷柜內放置100kg試驗包，分別放于柜內上層、中層和下層。同時在柜內6處布置感溫探頭用于監控柜內溫度變化，此6處位置分別測定柜內1、柜內2、柜內3、上層試驗包、中層試驗包、下層試驗包的溫度。通過測控監控系統查看和記錄柜內各處感溫探頭溫度變化。這些監控點溫度變化趨勢即可體現出速凍冷柜柜溫變化趨勢。

通過實驗，所得結果如表2和圖2所示，從中可以看出，環境溫度保持在30℃，環境濕度保持在60%，試驗所需環境保證。制冷開始后，速凍冷柜開始迅速降溫，在100kg滿負荷狀態下，速凍冷柜BCF-100內的試驗包從30℃降溫到-3℃所用的時間為245min，從30℃降溫到-18℃所用的時間為540min，達到了90kg常溫下，速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-3℃的時間為245分鐘，速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-18℃的時間為540分鐘的試驗要求，滿足速凍冷柜的性能要求。

5 結論

圖1 各點溫度變化曲線

圖2 各點溫度變化曲線

本文對新研制的速凍冷柜BCF-100進行了空負荷降溫速度試驗和滿負荷降溫速度試驗，考察了速凍冷柜的整機性能。空負荷時，在第57分鐘，柜溫從30℃降到-35℃，滿足了60分鐘柜溫拉到-35℃的試驗基準，并且曲線繼續平穩下降，在144分鐘后柜內溫度達到-40℃。滿負荷時，在100kg滿負荷的狀態下，速凍冷柜BCF-100內試驗包從30℃降溫到-3℃所用的時間為245min，從30℃降溫到-18℃所用的時間為540min，達到了90kg常溫下，速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-3℃的時間為245分鐘，速凍冷柜柜溫從30℃降溫到-18℃的時間為540分鐘的試驗要求；均滿足試驗基準的要求。但在速凍冷柜的使用中，如何更快速且平穩的降溫，還需要我們做進一步研究。