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真空预冷机的保温时间系统测试

来源:发布时间:2019-12-10317 次浏览

真空预冷机技术因具有清洁、快速、高效等众多优点,在近十几年的食品行业发展中得到了广泛的应用

随着社会的快速发展,人们对真空预冷机技术提出了更高的要求。目前的改进方案主要通过控制终压、终温、喷水量等因素对真空预冷机过程的影响,来实现,然而,对真空预冷机初始阶段(抽真空之前)的研究却很少。

由于真空预冷机的有效阶段是在真空泵开启之后,而且,目前的真空预冷机试验大多采用自动运行模式(在此模式下,当系统检测到冷凝盘管温度达到设定值-6℃时,真空泵会在PLC控制下自动开启),所以,研究并优化真空泵的自动开启时间对缩短整个真空预冷机周期和提高预冷效率具有重要的意义。实验一方面分析了真空室空气的相对湿度和温度、真空室的空载率对真空泵开启时间的影响,另一方面,提出了加快真空泵开启的建议。

1 材料与设备

真空预冷机设备为提供的VCE-15型真空预冷机

实验方法

1)先将白菜分成7组,每组分成8份,每份3棵,用保鲜膜将每小份封装在一起,分别放在试验台上。

2)打开真空门,先将室温调至25℃。待室温恒定时,向真空室内喷水,使其相对湿度达到80%。

3)选取其中一份白菜放在托盘上,揭下保鲜膜,将事先标记好的三根热电偶(0号、1号、2号)的测温端分别插在白菜的表面附近、半中心处、中心处。

4)检查热电偶与白菜接触良好后,关上真空门,设置终压为700Pa,预冷终温为4℃,选择自动运行模式,开始预冷。当3根热电偶测得的温度均不再有明显浮动时,关闭预冷机。

5)保持终压(700Pa),预冷终温(4℃),相对湿度(80%)不变,将白菜分别在以0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、30℃、35℃为真空室空气初温的条件下做真空预冷机处理。

6)分别将真空室的相对湿度处理到40%、50%、60%、70%、90%、。重复各个相对湿度下不同温度时的真空预冷机实验。真正开启时刻。虽然制冷机组的制冷量不变,真空泵的开启时间在每次试验中却都不一样,而且时间差很大,这很可能是因为真空室空气状态不一样,致使冷凝盘管温度达到设定值的时间延长,最终造成真空泵的开启相对于理性情况(理想情况下,冷凝盘管不受环境影响)发生了延迟。

影响真空泵延迟开启因素的确定真空室内水分的凝结是受到冷凝器表面边界层的饱和水蒸气压力与真空室内水蒸气分压之差的驱动,而真空室的温度基本保持不变,所以,冷凝器表面边界层的饱和水蒸气蒸发压力近似等于真空泵开启时真空室水蒸气的分压。水蒸气在-6℃时,饱和蒸发压力为368.74Pa,所以,当真空室内水蒸气分压力达到368.74Pa时,将不再有水,在湿空气焓湿图上,水蒸气分压力为368.74Pa的等压力线是一条垂直向下的直线B,而各条等温线是近似水平的直线,因为真空室温度基本保持不变,所以,若设室温为18℃,则真空泵开启前的所有室内空气状态点都在线A上,而且,当制冷机组随真空预冷机机一起启动后,随着水蒸气分压力的降低,真空室空气状态从起始点0逐渐向

左移动,直到与线B相交于点1,真空泵启动。在此过程中,由于湿空气的显热变化远小于凝结水的冷凝热,忽略不计。因为相对湿度一定时,空气的含湿量会随着温度的升高而增加,含湿量的增加导致真空室水蒸气分压力升高,要把真空室水蒸气分压力降到368.74Pa,需要冷凝盘管提供更多的冷量来凝结多出的水分,冷量的消耗必将减慢冷凝盘管自身的降温速率,于是真空泵收到开启指令的时间便随之延迟。因此,降低真空室空气的起始温度有利于缩短真空泵的延迟开启时间。由于外界空气主要通过渗气阀进入真空室,所以,降低真空室空气的温度可以从降低渗气温度着手。当食品的预冷温度达到预定温度时,继续开启压缩机,关闭真空泵,打开渗气阀,让外部空气先经过冷阱,再进入真空室;当真空室压力恢复到环境压力时,关闭渗气阀,待真空室空气的相对湿度和温度降到理想值时,关闭压缩机,取出食品,关闭真空门;利用冷凝盘管的剩余冷量,把操作热去除。

此方案的优点在于有效防止食品表面在复压过程中升温;下次试验开始之前,降低了真空室空气的初始温度与湿度;充分利用蒸发器的剩余冷量。

空气相对湿度不同相对湿度不同温度下的真空泵延迟开启时间图。在同一温度下,随着相对湿度的升高,真空泵延迟开启时间逐渐增大。这是因为温度一定时,含湿量与相对湿度成正比关系,因此,相对湿度的增加必将导致冷凝盘管的耗冷量加大。

改善真空室空气的相对湿度,可以通过控制环境空气状态来实现,例如对存放真空预冷机机的房间做除湿处理等。空气体积对真空泵延迟开启的影响实际操作过程中,虽然真空室的有效体积V是一定的,但是,真空室内空气的实际体积却会因空载率不同而发生变化。1)真空室内空气的初始温度和相对湿度的升高,会增加真空泵的延迟开启时间;复压时,让渗入真空室的空气先经过捕水器,不仅可以防止食品表面在复压时升温,还可以缩短下次真空泵的延迟开启时间,同时,蒸发器的剩余冷量也能得到充分利用。

2)真空室的空载率与真空泵的延迟开启时间成正比关系,空载率越大,真空泵开启越晚。因此,减小真空室空载率可以加快真空泵的开启。

3)真空预冷机制冷机组的制冷量越大,真空泵开启越快,所以,适当提高制冷机组的制冷量也可以缩短真空预冷机过程蒸气流向冷凝器。

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