CN109144138A - 一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的控制方法，包括建立加冰量的数学模型、确定加冰大小及搅拌速度、根据控制加冰量m冰、加冰颗粒大小，即边长为a及确定搅拌速度w，以使运输水温在目标时间内降温至目标温度。本发明为鱼类远距离运输采用加冰的方式来冷却提供了理论基础，可以粗略估算出需要加多少冰量才能降至目标温度，以及冰块多大、搅拌速度在多少的情况下，才能快递的降至目标温度，实现加冰急冷至目标温度的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的加冰量、所加冰块大小等控制方法，属于鱼类养殖技术领域。
背景技术
鱼类，具有较高的营养价值，但鱼类性子急躁、喜跳善闯特性，还有其体表粘液少，鱼皮薄弱，鳞片非常容易脱落，体内鱼骨相对细小，容易受伤。研究表明，包括捕捞、转载、禁锢等一系列的强刺激操作在内的运输活动会造成鱼类体内皮质醇激素水平的升高，进而诱发鱼体代谢速率加快、抗病性和耐低氧能力减弱，其成活率显著降低，往往造成严重的经济损失。
现有技术中为提高鱼类运输存活率的方法主要有低温运输、充氧运输、麻醉运输等，其中低温运输是通过加冰降低水温来降低鱼类新陈代谢，以延长鱼类的存活时间。但实际操作中，若是需要达到在多长时间内使运输水温下降至目标温度时，加冰量就不容易控制得当，往往达不到预期效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的加冰量、所加冰块大小等的控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的控制方法，包括如下步骤：
（1）建立加冰量的数学模型：设定装箱温度、空气温度共同对运输水温的影响是使水温能够升温△t℃；测定运输水温A1、水重m1，所放养鱼种体温A2、鱼体重m2，A2=A1+0.5~1；设定目标温度为t1，加冰量为m冰，则原有养殖水降温至目标温度所释放的热量Q放=C*m1*（A1+△t- t1），而冰溶化成水后并升温至目标温度需要吸收的热量为Q吸=C*m冰* t1+熔化热.m，其中冰的熔化热为3.36*105J/kg；因放养鱼种的体温是受水温控制，且因鱼的新陈代谢，鱼的体温要比周围的水温高0.5-1.0℃，故放养鱼种在急冷过程中是降温过程，且降温至目标温度所释放的热量为Q鱼=C鱼*m3*（A1+△t+0.5~1- t1）；根据能量守恒定律，即Q放+ Q鱼=Q吸，从而求得降至目标温度所加冰量为m冰={[ C水*m水*（A1+△t - t1）]+[ C鱼*m3*（A1+△t +0.5~1- t1）]}/ （C冰* t1+3.36*105），获得所加冰量的数学模型，其中根据经验值，△t 取值5-8；C为水的比热容,取值4200J/(kg.k)；C鱼为水的比热容，取值3.70 J/g·℃～3.76 J/g·℃；
（2）确定加冰大小及搅拌速度：设冰块永远保持立方体，边长为a，加冰大小的体积为V冰=a³、表面积S冰=6a²，降温所需时间为T，设定单位时间内冰与运输水温的热交换量Q’是一致的，则Q’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；冰相对水流有速度差，假设该速度差主要是搅拌作用所生成，搅拌速度为W，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃，冰块与水的相对速度u=0.028W，则水流对流冰块的相对雷诺数Re=u*a/v=0.028w*a/v，其中v为水的运动粘滞系数；而努塞尔数Nu=K*a/L（其中k为水的放热系数，L为水的导热系数）=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25，其中Pr为水流平均温度时的普朗特数，pri为冰点时的普朗特数，则水的放热系数K=Nu*L/a=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L /a，单位时间内水对冰的放热量为Q’放=Q’=k*t’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；即搅拌速度w、冰块大小a与降温时间T的关系式为：
0.037(0.028w*a/v)0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L * t’/a=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；（1）
上述式（1）中，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃；v一般取值为1.72*10-6，Pr= v/水的导温系数=13.2；pri一般取值为13.8；L一般取值为1.33*10-4；
（3）根据步骤（2）中得到的式（1）控制加冰量m冰、加冰颗粒大小，即边长为a及确定搅拌速度w，以使运输水温在目标时间内降温至目标温度。
本发明的有益效果是：
本发明为鱼类远距离运输采用加冰的方式来冷却提供了理论基础，可以粗略估算出需要加多少冰量才能降至目标温度，以及冰块多大、搅拌速度在多少的情况下，才能快递的降至目标温度，实现加冰急冷至目标温度的控制。
具体实施方式
现结合具体实施例，来对本发明作进一步阐述。
实施例一
本发明的鱼类远距离运输急冷至目标温度的控制方法，包括如下步骤：
（1）建立加冰量的数学模型：设定装箱温度、空气温度共同对运输水温的影响是使水温能够升温△t℃；测定运输水温A1、水重m1，所放养鱼种体温A2、鱼体重m2，A2=A1+0.5~1；设定目标温度为t1，加冰量为m冰，则原有养殖水降温至目标温度所释放的热量Q放=C*m1*（A1+△t- t1），而冰溶化成水后并升温至目标温度需要吸收的热量为Q吸=C*m冰* t1+熔化热.m，其中冰的熔化热为3.36*105J/kg；因放养鱼种的体温是受水温控制，且因鱼的新陈代谢，鱼的体温要比周围的水温高0.5-1.0℃，故放养鱼种在急冷过程中是降温过程，且降温至目标温度所释放的热量为Q鱼=C鱼*m3*（A1+△t+0.5~1- t1）；根据能量守恒定律，即Q放+ Q鱼=Q吸，从而求得降至目标温度所加冰量为m冰={[ C水*m水*（A1+△t - t1）]+[ C鱼*m3*（A1+△t +0.5~1- t1）]}/ （C冰* t1+3.36*105），获得所加冰量的数学模型，其中根据经验值，△t 取值5-8；C为水的比热容,取值4200J/(kg.k)；C鱼为水的比热容，取值3.70 J/g·℃～3.76 J/g·℃；
（2）确定加冰大小及搅拌速度：设冰块永远保持立方体，边长为a，加冰大小的体积为V冰=a³、表面积S冰=6a²，降温所需时间为T，设定单位时间内冰与运输水温的热交换量Q’是一致的，则Q’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；冰相对水流有速度差，假设该速度差主要是搅拌作用所生成，搅拌速度为W，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃，冰块与水的相对速度u=0.028W，则水流对流冰块的相对雷诺数Re=u*a/v=0.028w*a/v，其中v为水的运动粘滞系数；而努塞尔数Nu=K*a/L（其中k为水的放热系数，L为水的导热系数）=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25，其中Pr为水流平均温度时的普朗特数，pri为冰点时的普朗特数，则水的放热系数K=Nu*L/a=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L /a，单位时间内水对冰的放热量为Q’放=Q’=k*t’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；即搅拌速度w、冰块大小a与降温时间T的关系式为：
0.037(0.028w*a/v)0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L * t’/a=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；（2）
上述式（2）中，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃；v一般取值为1.72*10-6，Pr= v/水的导温系数=13.2；pri一般取值为13.8；L一般取值为1.33*10-4；
（3）根据步骤（2）中得到的式（1）控制加冰量m冰、加冰颗粒大小，即边长为a及确定搅拌速度w，以使运输水温在目标时间内降温至目标温度。
举例说明
在远距离运输时，一般往运输水体中加入冰块，冰块的加入量、颗粒及搅拌速度的合理确定，以使运输水体的水温在5min内下降10℃，则根据搅拌速度w、冰块大小a与降温时间T的关系式：0.037(0.028w*a/v)0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L * t’/a=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；（1），得到搅拌速度、冰块大小和降温时间的合理搭配值，其中加冰量通过m冰={[ C水*m水*（A1+△t - t1）]+[ C鱼*m3*（A1+△t +0.5~1- t1）]}/ （C冰* t1+3.36*105）获得。
Claims (1)
1.一种鱼类远距离运输急冷至目标温度的控制方法，包括如下步骤：
（1）建立加冰量的数学模型：设定装箱温度、空气温度共同对运输水温的影响是使水温能够升温△t℃；测定运输水温A1、水重m1，所放养鱼种体温A2、鱼体重m2，A2=A1+0.5~1；设定目标温度为t1，加冰量为m冰，则原有养殖水降温至目标温度所释放的热量Q放=C*m1*（A1+△t- t1），而冰溶化成水后并升温至目标温度需要吸收的热量为Q吸=C*m冰* t1+熔化热.m，其中冰的熔化热为3.36*105J/kg；因放养鱼种的体温是受水温控制，且因鱼的新陈代谢，鱼的体温要比周围的水温高0.5-1.0℃，故放养鱼种在急冷过程中是降温过程，且降温至目标温度所释放的热量为Q鱼=C鱼*m3*（A1+△t+0.5~1- t1）；根据能量守恒定律，即Q放+ Q鱼=Q吸，从而求得降至目标温度所加冰量为m冰={[ C水*m水*（A1+△t - t1）]+[ C鱼*m3*（A1+△t +0.5~1- t1）]}/ （C冰* t1+3.36*105），获得所加冰量的数学模型，其中根据经验值，△t 取值5-8；C为水的比热容,取值4200J/(kg.k)；C鱼为鱼的比热容，取值3.70 J/g·℃～3.76 J/g·℃；
（2）确定加冰大小及搅拌速度：设冰块永远保持立方体，边长为a，加冰大小的体积为V冰=a³、表面积S冰=6a²，降温所需时间为T，设定单位时间内冰与运输水温的热交换量Q’是一致的，则Q’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；冰相对水流有速度差，假设该速度差主要是搅拌作用所生成，搅拌速度为W，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃，冰块与水的相对速度u=0.028W，则水流对流冰块的相对雷诺数Re=u*a/v=0.028w*a/v，其中v为水的运动粘滞系数；而努塞尔数Nu=K*a/L（其中k为水的放热系数，L为水的导热系数）=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25，其中Pr为水流平均温度时的普朗特数，pri为冰点时的普朗特数，则水的放热系数K=Nu*L/a=0.037Re0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L /a，单位时间内水对冰的放热量为Q’放=Q’=k*t’=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；即搅拌速度w、冰块大小a与降温时间T的关系式为：
0.037(0.028w*a/v)0.8 Pr0.43（Pr/pri）0.25*L * t’/a=( C*m冰* t1+熔化热.m冰)/T；（1）
上述式（1）中，按经验值，单位时间内温降在t’，取值1.5℃；v一般取值为1.72*10-6，Pr=v/水的导温系数=13.2；pri一般取值为13.8；L一般取值为1.33*10-4；
（3）根据步骤（2）中得到的式（1）控制加冰量m冰、加冰颗粒大小，即边长为a及确定搅拌速度w，以使运输水温在目标时间内降温至目标温度。
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