果蔬真空預冷機制冷系統設計與分析

李嘉彬，楊永發，周 鑫，王軍超

(西南林業大學機械與交通學院，云南 昆明 650244)

現有的預冷方式可以分為以下三種：真空預冷、冷風(冷空氣)預冷和冷水預冷[1]。相比于冷風預冷和冷水預冷，真空預冷的耗時更短，能快速把果蔬的溫度降低，這樣可以起到很好的保鮮作用[2]。由于我國對冷藏系統的研究直到20世紀80年代才開始，以至于現在我國對整個冷藏鏈的技術都還不能夠滿足果蔬儲藏運輸的需求。雖然20世紀80年代，我國引進了第一套水果氣調庫，這是水果氣調貯藏技術開始運用于我國果蔬產業的重要標志[3]，并且截至2015年，我國的冷庫總容量已達2 626萬噸，冷藏車保有量達99 662臺[4]。但是我國對果蔬保鮮運輸的需求依舊存在很大的缺口，而且在果蔬真空預冷這一塊同樣還存在很大的技術缺陷。

1 制冷系統原理

制冷系統中主要由壓縮機、冷凝器和蒸發器等關鍵元器件組成，制冷系統原理如圖1所示。

圖1 制冷系統原理圖

2 制冷系統設計和計算

2.1 制冷系統制冷量計算

制冷量是指制冷元器件等制冷機進行制冷運行時，單位時間內從密閉空間、或區域內去除的熱量總和[5]，為了保證真空預冷機能夠在相應的時間要求下將貨物快速降溫到制冷系統想要的溫度，現對整個制冷系統的制冷量計算如下：已知貨物重量為m=1 000 kg，需在t=30 min內將溫度從t1=25 ℃下降到t2=3 ℃。制冷量的計算式：

Q=Qv+Qr+Qc

(1)

式中：Qv為蔬菜熱負荷，kW；Qr為蔬菜的呼吸熱，kW；Qc為其它熱負荷，kW。

由于各果蔬的焓值不同本設計將被預冷的蔬菜定義為卷心菜，根據部分蔬菜比熱焓值表可知，卷心菜比熱C=0.93 kcal/kg(3.89 kj/kg)，則蔬菜熱負荷Qv的計算式：