RU2293262C2 - System for distributing air for fast freezing - Google Patents
System for distributing air for fast freezing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293262C2 RU2293262C2 RU2004128810/12A RU2004128810A RU2293262C2 RU 2293262 C2 RU2293262 C2 RU 2293262C2 RU 2004128810/12 A RU2004128810/12 A RU 2004128810/12A RU 2004128810 A RU2004128810 A RU 2004128810A RU 2293262 C2 RU2293262 C2 RU 2293262C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- cooled
- slots
- heat transfer
- distributor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
- F25D31/002—Liquid coolers, e.g. beverage cooler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D1/00—Devices using naturally cold air or cold water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
- F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
- F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D9/00—Devices not associated with refrigerating machinery and not covered by groups F25D1/00 - F25D7/00; Combinations of devices covered by two or more of the groups F25D1/00 - F25D7/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
- F25D2317/06—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation
- F25D2317/063—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation with air guides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
- F25D2317/06—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation
- F25D2317/065—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation characterised by the air return
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
- F25D2317/06—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation
- F25D2317/066—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation characterised by the air supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
- F25D2400/30—Quick freezing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cold Air Circulating Systems And Constructional Details In Refrigerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной технике и может применяться в устройствах воздухораспределения для систем быстрого и сверхбыстрого замораживания пищевых продуктов и других объектов.The invention relates to refrigeration and can be used in air distribution devices for fast and ultrafast freezing of food products and other objects.
Высокие скорости замораживания могут быть обеспечены либо только за счет существенного понижения температуры охлаждающей среды, либо в комбинации с увеличением скорости потока охлаждающей среды на поверхности охлаждаемого объекта. При этом увеличение скорости потока является весьма перспективным направлением, поскольку приводит к значительному повышению коэффициента теплоотдачи на поверхности охлаждаемого объекта.High freezing rates can be achieved either only due to a significant decrease in the temperature of the cooling medium, or in combination with an increase in the flow rate of the cooling medium on the surface of the cooled object. Moreover, an increase in the flow rate is a very promising direction, since it leads to a significant increase in the heat transfer coefficient on the surface of the cooled object.
Известно устройство для быстрого замораживания тестовых полуфабрикатов, описанное в российском патенте №2189750 "Устройство для поточного замораживания тестовых полуфабрикатов" [1], содержащее камеры предохлаждения, быстрого замораживания и глазирования, а также единое для всех камер транспортирующее устройство. Камеры соединены между собой воздушными магистралями, в которых установлены вентиляторы для подачи и отвода воздуха.A device for the quick freezing of dough semi-finished products is described in Russian patent No. 2189750 "A device for in-line freezing of dough semi-finished products" [1], which contains pre-cooling, quick freezing and glazing chambers, as well as a transport device common to all chambers. The chambers are interconnected by air lines, in which fans are installed for supplying and removing air.
Известен аппарат для использования в пищевой промышленности при выпуске замороженных плоских пищевых продуктов (см. российский патент №2215248 "Скороморозильный аппарат для замораживания плоских пищевых продуктов") [2]. Аппарат содержит теплоизолированную камеру, воздухоохладители, сетчатый транспортер, устройство для формирования продукта, которое установлено на входе в камеру. Верхняя ветвь сетчатого транспортера снизу и сверху охвачена воздуховодами с соплами, которые подают струи воздуха снизу и сверху перпендикулярно поверхности сетки.A known apparatus for use in the food industry for the production of frozen flat food products (see Russian patent No. 2215248 "Freezing apparatus for freezing flat food products") [2]. The apparatus contains a heat-insulated chamber, air coolers, a mesh conveyor, a device for forming a product, which is installed at the entrance to the chamber. The upper branch of the mesh conveyor from below and from above is enclosed by air ducts with nozzles that supply air jets from below and above perpendicular to the grid surface.
Известны результаты исследований тепло-массообмена и характеристик потока воздуха при выходе из направляющих каналов с использованием и без использования отводных каналов при обдувании пластины с нафталиновым покрытием (см. Dong-Ho Rhee, Pil-Hyun Yoon, Hyung Нее Cho. Local Heat/Mass Transfer and Flow Characteristics of Array Impinging Jets with Effusion Holes Ejecting Spent Air / International Journal of Heat and Mass Transfer 46 (2003) 1049-1061) [3]. В описанных конструкциях направляющие и отводные каналы расположены поочередно в шахматном порядке на различных расстояниях.Known are the results of studies of heat and mass transfer and air flow characteristics when exiting the guide channels with and without the use of bypass channels when blowing a naphthalene-coated plate (see Dong-Ho Rhee, Pil-Hyun Yoon, Hyung Her Cho. Local Heat / Mass Transfer and Flow Characteristics of Array Impinging Jets with Effusion Holes Ejecting Spent Air / International Journal of Heat and Mass Transfer 46 (2003) 1049-1061) [3]. In the described structures, the guide and outlet channels are alternately staggered at different distances.
Известна система туннельного типа с движущимся конвейером для быстрого замораживания мясных продуктов, описанная в патенте США №5551251 [4]. Для обеспечения быстрого замораживания используют струи воздуха, поступающие сверху и снизу продуктов, расположенных на движущемся конвейере. Струи воздуха формируются в пластинах с отверстиями, расположенными в шахматном порядке.Known tunnel type system with a moving conveyor for quick freezing of meat products, described in US patent No. 5551251 [4]. To ensure quick freezing use air jets coming from above and below the products located on a moving conveyor. Jets of air are formed in plates with holes staggered.
Наиболее близкой к предлагаемой системе воздухораспределения для высокоскоростного замораживания служит охладитель или замораживатель с многочисленными каналами, имеющими характерные щели для выхода потока воздуха или охлаждающей жидкости, поступающих на движущийся конвейер с продуктами (см. Патент США №6557367) [5]. Охлажденный воздух подается вентилятором вдоль воздуховодных каналов и выходит перпендикулярно через щели. Рекомендуемая температура подаваемого охлажденного воздуха составляет -48°С/-49°С.Closest to the proposed air distribution system for high-speed freezing is a cooler or freezer with multiple channels having characteristic slots for the exit of air flow or coolant entering a moving conveyor with products (see US Patent No. 6557367) [5]. The cooled air is supplied by the fan along the air ducts and leaves perpendicularly through the slots. The recommended temperature of the supplied chilled air is -48 ° C / -49 ° C.
Общим недостатком всех вышеупомянутых решений является высокая энергоемкость охлаждающих устройств и сложность конструкции воздуховодов, подвергающихся значительным гидравлическим нагрузкам. Задача, решаемая изобретением, состоит в конструктивном обеспечении высоких скоростей охлаждающего воздуха на поверхности охлаждаемого объекта при одновременном обеспечении гидравлических сопротивлений в воздухораспределительном устройстве.A common drawback of all the above solutions is the high energy consumption of cooling devices and the complexity of the design of ducts subjected to significant hydraulic loads. The problem solved by the invention is to constructively ensure high speeds of cooling air on the surface of the cooled object while providing hydraulic resistance in the air distribution device.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в системе воздухораспределения для высокоскоростного замораживания веществ, помещенных в контейнер, состоящей из источника тока охлажденного воздуха, вентилятора и воздухопроводов, достигается тем, что контейнер охлаждается холодным воздушным потоком через распределитель со щелями и перемычками, которые отделяют воздушные струи, направленные и уходящие со всех сторон, кроме верхней. Ширина щелевых каналов для поступающего и уходящего воздуха составляет от 3 до 8 мм.The technical result, which consists in eliminating these shortcomings in the air distribution system for high-speed freezing of substances placed in a container consisting of a source of cooled air, a fan and air ducts, is achieved by cooling the container with cold air flow through a distributor with slots and jumpers that separate the air jets directed and leaving from all sides except the top. The width of the slotted channels for incoming and outgoing air is from 3 to 8 mm.
Расстояние между охлаждаемой поверхностью и воздушным рапределителем составляет от 0,8 до 2 мм.The distance between the surface to be cooled and the air distributor is from 0.8 to 2 mm.
Система имеет по меньшей мере три прута, помещенные поперек щелей распределителя.The system has at least three rods placed across the slots of the distributor.
Так, в наиболее распространенном случае необходимо обеспечить быстрое охлаждение контейнера в форме параллелепипеда с температуры +30°С до - -40°С. Используемое вещество для охлаждения - воздух при температуре -100°С. Основная задача для расчета - выбрать оптимальную конструкцию, которая позволяет так организовать течение воздуха, чтобы коэффициент теплопередачи распределяется равномерно на охлаждаемой поверхности, величина коэффициента теплопередачи была более 150 Вт/м2К и гидравлическое сопротивление, возникающее в конструкции, оставалось в таких пределах, чтобы можно было использовать один из стандартных вентиляторов.So, in the most common case, it is necessary to ensure rapid cooling of the parallelepiped-shaped container from a temperature of + 30 ° C to -40 ° C. The substance used for cooling is air at a temperature of -100 ° C. The main task for the calculation is to choose the optimal design that allows you to organize the air flow so that the heat transfer coefficient is evenly distributed on the cooled surface, the heat transfer coefficient is more than 150 W / m 2 K and the hydraulic resistance arising in the structure remains in such a range that one of the standard fans could be used.
Для достижения желаемого результата требуется провести расчеты течений воздуха в ряде конструкций и рассчитать параметры сопряженного теплообмена, позволяющие определить коэффициент теплопередачи на охлаждаемой поверхности. Для этого на практике обычно не проводят численных расчетов с использованием дифференциальных уравнений, а пользуются разностными оценками по заранее сформированной сетке.To achieve the desired result, it is required to carry out calculations of air flows in a number of designs and to calculate the parameters of conjugate heat transfer, allowing to determine the heat transfer coefficient on the cooled surface. For this, in practice, usually numerical calculations using differential equations are not carried out, but difference estimates are used on a pre-formed grid.
В рассматриваемом варианте для выбора оптимальной конструкции используют решение системы уравнений Навье-Стокса совместно с уравнением энергии для определения полей скорости, давления и температуры в двумерной постановке. В отдельных элементах конструкции скорости могут достигать значительных величин, что приводит к развитию турбулентных течений. Поэтому для учета возможного влияния турбулентности на характеристики течения и теплообмен используют стандартную К-ε модель турбулентности.In this option, to select the optimal design, they use the solution of the Navier-Stokes system of equations together with the energy equation to determine the velocity, pressure and temperature fields in a two-dimensional formulation. In some structural elements, velocities can reach significant values, which leads to the development of turbulent flows. Therefore, to take into account the possible effect of turbulence on flow characteristics and heat transfer, a standard K-ε turbulence model is used.
При дискретизации уравнений используют сетку 252×40 с размерами расчетной области 0,126×0,01 м. Для совместного решения системы уравнений целесообразно использовать пакет PHOENICS (см. www.cham.co.uk/phoenics/d_polis/d_info/phover.htm) [6].When sampling the equations, a 252 × 40 grid is used with the dimensions of the computational domain 0.126 × 0.01 m. For a joint solution of the system of equations, it is advisable to use the PHOENICS package (see www.cham.co.uk/phoenics/d_polis/d_info/phover.htm) [ 6].
Коэффициент теплоотдачи определялся по формуле , q - плотность потока тепла на охлаждаемой поверхности, Тsurf -локальная температура поверхности, Tair - температура воздуха в воздушном коллекторе.The heat transfer coefficient was determined by the formula , q is the heat flux density on the cooled surface, T surf is the local surface temperature, T air is the air temperature in the air manifold.
При реализации различных вариантов конструкции проводился анализ их достоинств и недостатков.When implementing various design options, an analysis of their advantages and disadvantages was carried out.
Сущность предлагаемого решения и методика оценки оптимальности различных вариантов поясняется с привлечением следующих графических материалов:The essence of the proposed solution and the methodology for assessing the optimality of various options is explained with the use of the following graphic materials:
Фиг.1. Распределение температуры (в °С) при течении воздуха А вдоль плоской пластины с зазором 10 мм.Figure 1. Temperature distribution (in ° C) during air flow A along a flat plate with a gap of 10 mm.
Фиг.2. Распределение температуры (в °С) при подаче воздуха А в центре пластины (диаметр входа 20 мм) с зазором 2 мм.Figure 2. Temperature distribution (in ° C) with air supply A in the center of the plate (
Фиг.3. Распределение давления воздуха (в Па) при периодической подаче воздуха А в щели пластины.Figure 3. Distribution of air pressure (in Pa) with periodic air supply A in the slots of the plate.
Фиг.4. Распределение температуры (в °С) при периодической подаче воздуха А в щели пластины.Figure 4. Temperature distribution (in ° C) with periodic air supply A in the slots of the plate.
Фиг.5. Принципиальная схема воздухораспределителя в периодической конструкции с перемычками, гдеFigure 5. Schematic diagram of the air distributor in a periodic design with jumpers, where
1 - Поверхность контейнера;1 - The surface of the container;
2 - Распорная деталь;2 - Spacer;
3 - Перемычка;3 - Jumper;
4 - Щель.4 - Slit.
Фиг.6. Распределение давления воздуха (в Па) в периодической конструкции воздухораспределителя с перемычками.6. Air pressure distribution (in Pa) in the periodic design of the air distributor with jumpers.
Фиг.7. Распределение температуры (в °С) при периодической подаче воздуха А в щели пластины с перемычками.7. Temperature distribution (in ° C) with periodic air supply A in the slots of the plate with jumpers.
Фиг.8. Распределение скорости (в м/с) при периодической подаче воздуха А в щели пластины с перемычками.Fig. 8. Velocity distribution (in m / s) with periodic air supply A in the slots of the plate with jumpers.
Фиг.9. Внешний вид воздухораспределителя сверху при периодической подаче воздуха в щели пластины с перемычками.Fig.9. The appearance of the air diffuser from above with periodic air supply into the slots of the plate with jumpers.
Фиг.10. Внешний вид воздухораспределителя со стороны подводящих и отводящих воздух щелей при периодической подаче воздуха А в щели пластины с перемычками, где С - приваренные прутки.Figure 10. The appearance of the air distributor from the side of the supply and exhaust air slots during periodic air supply A to the slots of the plate with jumpers, where C are the welded rods.
Плоская пластина. В качестве начальной точки исследования было рассмотрен теплообмен при течении воздуха около плоской пластины. Распределение температуры представлено на Фиг.1.Flat plate. As the starting point of the study, heat transfer during air flow near a flat plate was considered. The temperature distribution is presented in figure 1.
Результаты расчета показали, что для обеспечения среднего коэффициента теплоотдачи около 100 Вт/м2K необходимо, чтобы воздух обтекал поверхность со скоростью 28 м/с. При этом коэффициент теплоотдачи распределен крайне неравномерно по поверхности пластины, максимум наблюдается в начальной части пластины (275 Вт/м2K), а в конечной части коэффициент теплоотдачи значительно меньше (82 Вт/м2K). В поставленной же задаче необходимо, чтобы коэффициент теплоотдачи был распределен равномерно или максимум его находился бы в центре обтекаемой поверхности. Кроме того, при столь высоких скоростях течения расход воздуха (на всех охлаждаемых поверхностях) составляет 444 м3/час при гидравлическом сопротивлении зазора (1 см), в котором происходит течение, равном 438 Па.The calculation results showed that for average heat transfer coefficient of about 100 W / m 2 K is necessary that air flowed around surface at a speed of 28 m / s. In this case, the heat transfer coefficient is distributed extremely unevenly on the surface of the plate, the maximum is observed in the initial part of the plate (275 W / m 2 K), and in the final part the heat transfer coefficient is much lower (82 W / m 2 K). In the problem posed, it is necessary that the heat transfer coefficient be distributed evenly or its maximum would be in the center of the streamlined surface. In addition, at such high flow rates, the air flow rate (on all cooled surfaces) is 444 m 3 / h with a hydraulic resistance of the gap (1 cm), in which a flow of 438 Pa occurs.
Вывод: расходно-гидравлические характеристики являются вполне достижимыми, однако коэффициент теплоотдачи ниже, чем необходимый по заданным условиям.Conclusion: flow-hydraulic characteristics are quite achievable, but the heat transfer coefficient is lower than necessary under specified conditions.
Подача воздуха в центре пластины. Для увеличения коэффициента теплоотдачи в центре охлаждаемой поверхности рассмотрена симметричная картина течения. Конструкция и результаты расчета приведены на Фиг.2. Зазор между плоскостями и поверхностью охлаждения составляет 2 мм.Air supply in the center of the plate. To increase the heat transfer coefficient in the center of the cooled surface, a symmetric flow pattern is considered. The design and calculation results are shown in Fig.2. The gap between the planes and the cooling surface is 2 mm.
На Фиг.2 изображены векторы скорости и распределение температуры. Расчеты течения в данной конструкции показали, что даже при сравнительно небольших расходах (около 160 м3/час) требуется преодолеть значительное гидравлическое сопротивление (около 500 Па) для обеспечения коэффициента теплоотдачи 128 Вт/м2K. Попытки увеличить коэффициент теплоотдачи за счет уменьшения зазора или увеличения скорости, приводят к значительному росту гидравлического сопротивления.Figure 2 shows the velocity vectors and temperature distribution. Calculations of flow in this design has shown that even at relatively low cost (about 160 m 3 / hour) is required to overcome the considerable hydraulic resistance (about 500 Pa) to provide a heat transfer coefficient of 128 W / m 2 K. Attempts to increase the heat transfer coefficient by decreasing the clearance or increase in speed, lead to a significant increase in hydraulic resistance.
Периодическая конструкция. На следующем этапе были рассмотрены варианты периодической подачи холодного воздуха на охлаждаемую поверхность. Результаты расчета распределений давления, скорости и температуры для данного варианта конструкции представлены на Фиг.3 и 4.Periodic design. At the next stage, options for periodic supply of cold air to the surface to be cooled were considered. The results of calculating the distributions of pressure, speed and temperature for this design option are presented in FIGS. 3 and 4.
Результаты расчета показали, что такой вариант конструкции может быть использован для целей охлаждения. При расходах около 200 м3/час и гидравлическом сопротивлении 170 Па данная конструкция (при зазоре 2 мм) обеспечивает коэффициент теплоотдачи 156 Вт/м2К. Уменьшение зазора до 1 мм приводит к росту гидравлических потерь до 400 Па и к незначительному росту коэффициента теплоотдачи всего до 161 Вт/м2K. Изменение геометрических размеров конструкции (размеры участков подачи холодного воздуха и его отвода) привело к несущественному изменению характеристик теплообмена.The calculation results showed that this design option can be used for cooling purposes. With a flow rate of about 200 m 3 / h and a hydraulic resistance of 170 Pa, this design (with a gap of 2 mm) provides a heat transfer coefficient of 156 W / m 2 K. Decreasing the gap to 1 mm leads to an increase in hydraulic losses to 400 Pa and to a slight increase in the heat transfer coefficient only up to 161 W / m 2 K. A change in the geometric dimensions of the structure (the dimensions of the cold air supply and exhaust sections) led to an insignificant change in the heat transfer characteristics.
Периодическая конструкция с перемычками. На последнем этапе исследований были рассчитаны параметры теплообмена в конструкции, показанной на Фиг.5.Periodic design with jumpers. At the last stage of the research, the heat transfer parameters in the design shown in FIG. 5 were calculated.
В этой конструкции, как и в предыдущем случае, подача и отвод воздуха осуществляется периодически, а величина зазора, в этом конкретном примере, составляет 1 мм. При этом холодный воздух обдувает контейнер с пяти сторон, кроме верхней поверхности. Наличие перемычек, которые отделяют воздушные струи, направленные на контейнер и уходящие, повышают эффективность охлаждающей системы, не позволяя смешиваться потокам с разной температурой. Допустимая ширина щелевых каналов для поступающего и уходящего воздуха составляет от 3 до 8 мм, а расстояние между охлаждаемой поверхностью и воздушным дистрибутором должно быть в пределах от 0,8 до 2 мм.In this design, as in the previous case, the air supply and exhaust is carried out periodically, and the gap, in this specific example, is 1 mm. In this case, cold air blows the container from five sides, except for the upper surface. The presence of jumpers that separate the air jets directed at the container and leaving, increase the efficiency of the cooling system, not allowing the flows to mix with different temperatures. The permissible width of the slotted channels for incoming and outgoing air is from 3 to 8 mm, and the distance between the surface to be cooled and the air distributor should be in the range from 0.8 to 2 mm.
Результаты расчета полей давления, температуры и скорости представлены на Фиг.6, 7 и 8, соответственно.The results of the calculation of the fields of pressure, temperature and speed are presented in Fig.6, 7 and 8, respectively.
Анализ результатов расчета показал, что теплообменные характеристики последней конструкции еще лучше, чем предыдущей. Так при расходе 100 м3/час и гидравлическом сопротивлении 140 Па коэффициент теплоотдачи составляет 151 Вт/м2K. Увеличение расхода в 2 раза приводит к росту гидравлического сопротивления до 500 Па, а коэффициент теплоотдачи до 185 Вт/м2K.Analysis of the calculation results showed that the heat transfer characteristics of the latter design are even better than the previous one. So at a rate of 100 m 3 / h 140 Pa hydraulic resistance of the heat transfer coefficient is 151 W / m 2 K. The increase in
Таким образом, проведенные исследования показали, что наиболее целесообразно использовать вариант конструкции подачи холодного воздуха к охлаждаемой поверхности, изображенный на Фиг.5, то есть периодическая конструкция с перемычками. При этом оптимальная ширина щелей, подводящих и отводящих воздух, составила 5 мм, а оптимальное расстояние от поверхности воздухораспределителя со щелями до поверхности объекта охлаждения составило 1 мм.Thus, the studies showed that it is most advisable to use a design option for supplying cold air to the surface to be cooled, shown in Figure 5, that is, a periodic design with jumpers. In this case, the optimal width of the slots supplying and removing air was 5 mm, and the optimal distance from the surface of the air distributor with slots to the surface of the cooling object was 1 mm.
Внешний вид такого распределителя показан на Фиг.9 и 10. Чтобы обеспечить расстояние между охлаждаемой поверхностью и воздушным дистрибутором в пределах от 0,8 до 2 мм целесообразно использовать, по меньшей мере, три приваренных прута, помещенных поперек щелей дистрибутора. Это позволяет не только обеспечить требуемый зазор, но и надежно закрепить все пять дистрибуторов к сторонам контейнера одной застежкой.The appearance of such a distributor is shown in Figs. 9 and 10. In order to ensure a distance between the surface to be cooled and the air distributor in the range from 0.8 to 2 mm, it is advisable to use at least three welded rods placed across the distributor slots. This allows not only to provide the required clearance, but also to securely fasten all five distributors to the sides of the container with one fastener.
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128810/12A RU2293262C2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | System for distributing air for fast freezing |
KR1020050091572A KR101243222B1 (en) | 2004-09-30 | 2005-09-29 | Air-distribution unit for fast freezing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128810/12A RU2293262C2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | System for distributing air for fast freezing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004128810A RU2004128810A (en) | 2006-03-20 |
RU2293262C2 true RU2293262C2 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=36116954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004128810/12A RU2293262C2 (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | System for distributing air for fast freezing |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101243222B1 (en) |
RU (1) | RU2293262C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014175975A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | CoolChip Technologies, Inc. | Kinetic heat sink with stationary fins |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62124488U (en) | 1986-01-31 | 1987-08-07 | ||
JPH0645818Y2 (en) | 1986-10-13 | 1994-11-24 | 日本郵船株式会社 | Humidity control device in refrigeration container |
US6557367B1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-05-06 | Praxair Technology, Inc. | Impingement cooler with improved coolant recycle |
-
2004
- 2004-09-30 RU RU2004128810/12A patent/RU2293262C2/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-09-29 KR KR1020050091572A patent/KR101243222B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014175975A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | CoolChip Technologies, Inc. | Kinetic heat sink with stationary fins |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060051873A (en) | 2006-05-19 |
KR101243222B1 (en) | 2013-03-13 |
RU2004128810A (en) | 2006-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5377492A (en) | Conveyor system for chilling food products | |
US4333318A (en) | CO2 Freezer | |
CA2606929A1 (en) | Cooling or heating with multi-pass fluid flow | |
RU2008138871A (en) | COOLING BOILER INCLUDING A HEAT PIPE | |
RU2293262C2 (en) | System for distributing air for fast freezing | |
CA2128352C (en) | Liquid nitrogen immersion/impingement freezing method and apparatus | |
US3871190A (en) | Method and apparatus for flash freezing various products | |
EP3513661A1 (en) | Elongated funnel-shaped jet nozzle structure | |
CN219014736U (en) | Precooling device and immersed tunnel instant freezer | |
Alkhalidi et al. | Condenser designs for greenhouse desalination | |
CN103461456A (en) | Novel cooling device used for cooled meat production | |
US6557367B1 (en) | Impingement cooler with improved coolant recycle | |
RU2500964C2 (en) | Ventilation cooling tower | |
CA2872169C (en) | Mold with optimized heat transfer properties | |
CN110822779B (en) | Shelf type quick-freezing device for fish catch on sea catch boat | |
CN111912155A (en) | Alternative air supply tunnel type refrigerating device | |
CN206875818U (en) | A kind of liquid film stream baudelot cooler | |
SU1070398A1 (en) | Small-piece-product freezing device | |
SU1597506A1 (en) | Device for freezing biological objects | |
CN208318147U (en) | A kind of ellipse funnel-form jet nozzle | |
EP0945077A1 (en) | Apparatus and method for freezing food products | |
CN212754114U (en) | Device for prolonging food preservation effect | |
Kwon et al. | Nozzle arrangement for optimal performance of cooling process of run out table | |
RU2009331C1 (en) | Turbine part convective cooling device | |
Ee-Mahghany et al. | Numerical simulation for confined rectangular slot jets impingement on isothermal horizontal plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181001 |