摘 要：分析運輸箱的傳熱傳質(zhì)過程及其能耗構(gòu)成，在分別研究了氣調(diào)過程、制冷過程和加濕過程的基礎(chǔ)之上建立了液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱能耗模型，并對所建能耗模型進(jìn)行了試驗驗證。

　　液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱是目前先進(jìn)的果蔬保鮮運輸裝備之一，通過調(diào)節(jié)保險箱體內(nèi)環(huán)境的溫度、相對濕度、氣體體積分?jǐn)?shù)達(dá)到保鮮果蔬的目的。液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱在調(diào)節(jié)運輸環(huán)境時由于引入了具有大量冷能的液氮和增加了加濕功能，從而改變了保鮮運輸箱體的熱狀況和保鮮運輸能耗構(gòu)成。分析液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱的能耗構(gòu)成，建立能耗模型，旨在為液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸裝備優(yōu)化及果蔬保鮮運輸節(jié)能提供理論參考。自增壓液氮罐

　　1 能耗構(gòu)成分析

　　果蔬保鮮運輸是為了維持保鮮運輸箱內(nèi)的溫度、相對濕度、氣體體積分?jǐn)?shù)，使之處于滿足果蔬保鮮需求的相對平衡狀態(tài)，然而運輸過程運輸箱內(nèi)部和外部環(huán)境變化，導(dǎo)致平衡被打破，運輸箱內(nèi)外發(fā)生熱傳質(zhì)。此時，車箱保鮮設(shè)備開始工作耗能的關(guān)鍵。液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱傳熱傳質(zhì)分析模型如圖1所示，氣調(diào)保鮮運輸箱中的氣調(diào)、制冷、加濕等設(shè)備為維持熱質(zhì)平衡而相應(yīng)工作，導(dǎo)致能耗產(chǎn)生。

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　　運輸箱體傳熱傳質(zhì)分析模型圖

　　2 能耗模型建立

　　由液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱傳熱傳質(zhì)分析模型可知，液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱能耗主要由氣調(diào)能耗、制冷能耗、加濕能耗構(gòu)成。因此，本文主要對液氮充注式氣調(diào)保鮮運輸箱的氣調(diào)、制冷和加濕過程進(jìn)行研究，然后建立能耗模型。

　　2.1 氣調(diào)能耗

　　所謂氣調(diào)能耗即氣調(diào)保鮮運輸箱中氣調(diào)設(shè)備工作能耗，液氮充注式氣調(diào)保鮮運輸箱氣調(diào)過程的耗能設(shè)備主要有充注電磁閥、箱體排氣閥、循環(huán)風(fēng)機。自增壓液氮罐

　　由于車箱生產(chǎn)工藝、運輸途中車箱內(nèi)外熱壓差和風(fēng)壓差的原因，車箱內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境之間通過車箱縫隙進(jìn)行氣體交換，導(dǎo)致車箱中體積分?jǐn)?shù)逐漸上升。一般，液氮充注氣調(diào)過程分2個階段：首次氣調(diào)階段和微調(diào)氣調(diào)階段。首次氣調(diào)階段，即運輸前將體積分?jǐn)?shù)由環(huán)境原始值降至目標(biāo)范圍下限值;微調(diào)氣調(diào)階段，即在運輸途中將體積分?jǐn)?shù)由目標(biāo)范圍上限值降至目標(biāo)范圍下限值。首先確定首次氣調(diào)時間、單次微調(diào)氣調(diào)時間和次數(shù)，然后對氣調(diào)能耗進(jìn)行建模。

　　2.2 制冷能耗

　　所為制冷能耗，即制冷機組工作消耗能耗，制冷過程的耗能設(shè)備主要有壓縮機、冷凝器風(fēng)扇和循環(huán)風(fēng)機。制冷能耗與保鮮運輸過程中的制冷總量有關(guān)，制冷總量包括制冷機組制冷總量和氣調(diào)附加制冷總量。采用熱平衡法對車箱熱工系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立熱平衡方程并求解制冷總量，然后建立制冷能耗模型。

　　研究結(jié)果表明，液氮充注式果蔬氣調(diào)保鮮運輸箱能耗主要由氣調(diào)能耗、制冷能耗和加濕能耗構(gòu)成;根據(jù)能耗模型所得的理論能耗與試驗?zāi)芎幕疽恢?，平均相對誤差為11.86%±4.29%;根據(jù)能耗模型所得的理論液氮消耗量與試驗液氮消耗量基本一致，平均相對誤差為11.60%±3.51%;液氮充注氣調(diào)過程消耗較少能耗即可產(chǎn)生較大的附加制冷總量，并且氣調(diào)附加制冷總量與箱體氣調(diào)體積有關(guān)，在該驗證試驗中理論液氮充注氣調(diào)附加制冷總量所占理論制冷總量的比例達(dá)22%左右。