1、毕业设计开题报告 建筑环境与设备工程 真空冷却实验机（ 0.2M3 容积真空室）的设计计算 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、选题依据 随着我国人民生活水平的不断提高，这是的生活观念也发生了极大的变化，要求食品新鲜、营养、保健已经成为一种新的时尚，这使得真空冷却技术越来越得到人们的青睐。 民以食为天 , 食品工业的健康发展直接关系到人们的生活质量。 1978 年以来 , 中国国民经济取得快速发展 , 人民生活水平大幅度提高 , 在原料供给充足、市场需求旺盛和科技进步推动等综合作用下 , 中国食品工业获得 快速发展 , 现已成为门类比较齐全 , 既能满足国 内市场需求 ,
2、又具有一定出口竞争能力的产业 .2008 年 , 在面临世界金融危机的经济形势下 , 中国食品工业的发展承受了很大压力 ， 但仍然保持了 31.63%的增长率 ， 在制造业中表现出色 。 而低温保鲜是食品工业最重要的一部分。 2、选题意义 目前，随着我国经济逐步增长，人们对食物的保鲜要求愈加严格，这是的这次的研究非常有意义。 3、国内外研究现状 真空预冷理论概括可分为真空室和捕水器两大研究部分。真空室内主要是物料在低温低压传热传质理论研究和非稳态流场的理论。 捕水器部分主要是气液相变传热传质分析和建造物理数学模型。真空预冷过程传热传质的理论研究重点是研究发生在被预冷物料内部的过程。国内外关于此
3、方面的研究很多，也建立了很多数学模型，但是许多模型对描述传热过程比较准确，描述传质过程误差较大。主要问题是在传质过程要发生气液相变，而且随着压力下降，是典型的非稳态过程。真空室内的非稳态流场理论研究，重点是研究物料之外，真空室内低温低压空间环境，描述该空间环境的参数有温度、压力、湿度等，这些参数形成的温度场、压力场、湿度分布都是随时间变化的非稳态流场，这些非稳态流场的模拟方 法至今还是一个难题。 捕水器是真空预冷设备设计的难点。它要求通导能力好，以备气体流动。水蒸气与管外表面碰撞几率高，使捕集水蒸气的效率高，保护真空泵正常运转。捕水蒸气的面积大，以保证设备有足够的捕水量；捕水均匀可靠，以提高捕
4、水面积利用率。凝水过程传热传质的计算等问题的研究，关键一点，它与以前的模型所不同的是，捕水器是工作在 613 Pa左右的低压状态，一些物理数学模型的建立必须充分考虑压力对捕水能力的影响。这一方面将是今后研究的重点。 周冰 、 陈儿同 、 王雪芹 、 徐波，从凝水器入手对真空冷却过程及装置能耗进行 了实验分析 , 以期探索出真空冷却的节能途径。 以水为对象作了多组实验 , 由大量实验可知 , 在真空冷却过程中 , 水的温度并不是很均匀的下降。通常情况下 , 在开启真空泵初期真空室内气体、盛水的容器壁面、水表面的温度首先会有一个很小幅度的下降 , 然后是水的中部、底部温度开始降低。随着压力的不断降
5、低 , 水的饱和温度 也在降低 , 当水面的温度与饱和 ts 温度近似相等时 , 水的中部和底部已经有一定的过热度出现 , 这时可以观察到零星的气泡冒出 ; 气泡的产生、长大以及由水底到水面的运动过程中与水发生热质传递 , 导致水的温度降 低。由于真空泵的不断抽取 , 过热度增大 , 当过热度增大到一定值时 , 沸腾状态变为核态沸腾 , 热流密度增大 , 样品温降明显。当样品温度降低到一定值时 , 由于此时间段压力变化极小 , 过热度变得很小 , 这时气泡产生和生长速率明显放缓 , 换热形式又回到了自然对流状态 , 与此相对应的样品温降速率变小。沸腾条件下 , 大量水由液态变成气态 , 凝水器
6、盘管所要捕集的水蒸气量随之大幅增加。加之水蒸气气化潜热较大 , 这时盘管的热负荷是非常大的 , 如制冷机产生的冷量不足以补偿水蒸气凝结放出的热量时 , 盘管温度就会上升。由实验可得出 以下结论 : 凝水器盘管温度启始盘管温度的设置 , 与制冷能力以及凝水量有关 , 如制冷能力大或凝水量较少 , 可设置较高的启始盘管温度 反之应设置较低的启始盘管温度 ; 对于不同用途与容量的真空冷却装置 , 通过合理配置制冷系统与真空系统 , 能达到节能的目的 ; 在盘管温度很低的情况下 , 可以考虑关闭制冷机以节约能源。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1. 真空系统的确定 2. 真空泵容量的确定 3
7、. 真空泵的选型 4. 制冷系统设计计算 5.捕水器的设计计算 三、研究步骤、方法及措施： 1、选择容积为 0.2M3 的真空室。由于是实验机，不需要很大的容积，而且也不用考虑电量的问题。 2、由真空室的容积来确定真空泵的容量，再由真空泵的容量来确定真空泵的型号。 3、制冷机的容量来确定制冷机。再由蔬菜降温所需的冷负荷来设计捕水器。 四、参考文献 1 邓东泉，孙恒，肖尤明，徐 烈 .真空预冷技术的现状和发展前景 J. 上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海： 2000（ 3） 2 蒋其斌 张克俭 廖敏 ， 食品真空冷却技术的应用研究 J.四川： 2002（ 1） 3 陈儿同 ,王艳 ,徐彬凯 ,徐文强 . 真空冷却中失水率问题研究 J. 上海理工大学能源与动力工程学院 , 上海 4 周冰 、 陈儿同 、 王雪芹 、 徐波， 凝水器对真空冷却效果的影响分析 J. 真空 . 上海理工大学，上海 5 申江、刘洋、邹同华、刘峻，几种蔬菜真空预冷的对比实验研究 J. 制冷学报 . 天津商学院制冷与空调工程系 天津 6 张翔 . 蔬菜真空预冷装置的设计 J. 广州制冷设备研究所，上海： 7 周永安，王云芳等，真空预冷装置的设计与计算 J. 合肥工业大学，
