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气调贮藏是目前世界上最先进的果蔬贮藏保鲜技术。气调库用于商业贮藏在国外已有几十年的发展史,某些发达国家已经基本上普及,我国气调贮藏技术起步较晚,在商业上应用也仅是近几年的事,在推广普及气调库方面远远落后于发达国家。
我国气调贮藏发展缓慢的主要原因是:气调贮藏工艺及设备技术复杂,投资相对较大,运行能耗也较高。因此,虽然气调库贮藏保鲜效果好于一般冷藏库,但气调库的造价和运行成本也比一般的冷库高得多。气调库的造价和运行成本高,其原因主要是气调贮藏采用的气调设备昂贵及其运行能耗大,尤其是逐渐采用新一代制氮设备——膜分离制氮设备后,虽然获得了与其他制氮技术相比的众多的优点,但因其造价及运行成本较高,始终限制着它在大型气调库工程中的推广应用,这对于气调库的大型化发展是很不利的。因此,如何降低气调库制氮系统的造价和运行能耗、提高其经济性是在我国推广普及气调库面临的最主要问题。
为推动膜分离制氮技术在气调工程中的应用,进而推动气调库在我国的普及,本文以降低气调库的运行能耗、提高其经济性为目的,对现有的气调库的膜分离制氮系统进行局部改进,并对气调库的气流组织进行优化设计:根据气调库原有的制氮系统的工作流程和技术特点,结合气体制冷技术和蓄冷技术,提出了两种改进方案——制氮制冷联合循环系统和制氮制冷蓄冷联合循环系统;并通过CFD软件——FLUENT对气调库采用的各种气流组织进行数值模拟与研究,得出一些有益于气调库气流组织优化设计的结论;同时,根据膜分离制氮装置的制氮特性,提出了一种新型的快速充氮降氧方式——变参数充氮降氧方式。