بخشی از مقاله
چکیده:
در یخچالی که به طور مستقیم سرد می شود، حداکثر اختلاف دمای هوا با افزایش ارتفاع محفظه سرد می شود که مشکل اصلی برای تولید یک یخچال با حجم بزرگ است. به منظور بهبود یکنواختی دمای داخل محفظه، دو نوع یخچال و فریزر در این مقاله با استفاده از دینامیک های سیالات محاسباتی - CFD - نرم افزار استار CD و روش تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برای همرفتی طبیعی کامل یخچال و فریزر ، نتایج محاسبه نشان می دهد که بین قفسه ها و دیوراه هی پشتیبان و فاصله بین قفسه و درب نقش مهمی در توزیع دما ایفا کند. با کاهش هر دو نمونه همرفتی، تغییرات دما کاهش خواهد یافت و توزیع دمای یکنواخت تر محقق می گردد. به منظور بهبود بیشتر یکنواختی درجه حرارت، نوع دیگری از جریان مستقیم سرد یخچال در حالت بهبود مورد بررسی قرار گرفت، که جریان مستقیم ویژه ای به همراه مجرای هوا اضافه می شوند. چگونگی بهبود میدان هوا در این نوع از یخچال و فریزر مطالعه قرار گرفته است و نتایج محاسبه نشان می دهد که جریان جهت هوا از مجرای هوا به محفظه دارای تاثیرات مشخصی بر میدان دما و میدان جریان دارد. مقایسه دو نوع از یخچال و فریزر نشان می دهد که یکنواختی درجه حرارت در نوع جدیدی از یخچال و فریزر بهتر از نوع اول از یخچال است.
کلمات کلیدی: یخچال فریزر، میدان دما، خنک سازی مستقیم، مجرای هوا، همرفتی، توزیع دما
-1 مقدمه :
در سال های اخیر، کاربران توجه بیشتر به یخچال و فریزر داشته اند. عملکرد حفظ و نگهداری مواد غذایی تازه بسیار حائز اهمیت است. با این حال، کیفیت مواد غذایی تازه به طور مستقیم به توزیع دما و توزیع جریان هوا در داخل محفظه خنک کننده بستگی دارد. دمای ذخیره نامناسب مواد غذایی باعث فاسد شدن آنها با گذشت زمان می شود. بنابراین، توزیع دما و جریان هوا در داخل محفظه توزیع مواد غذایی برای حفظ مواد غذایی تازه مهم است. با توجه به تنظیمات طبیعی انتقال گرما یخچال و فریزر، تغییرات درجه حرارت بالا در یک محفظه خنک کننده ممکن می باشد. هوای گرم به سمت بالا می رود و هوای برای طبیعی انتقال گرما، سرد به سمت پایین می رود درجه حرارت ناحیه فوقانی ممکن است به بیشتر از 10 درجه سانتی گراد برسد در حالی که در داخل یک محفظه خنک کننده، منطقه پایین تر احتمالا زیر صفر درجه است، حفظ می کند. این عوارض جانبی برای نگهداری غذا مطرح می شوند.
پس برای بهبود یکنواختی حرارتی طراحان و کاربران با بسیاری از مشکلات از نظر مراقبت از یخچال مواجه می شوند. اگر چه بسیاری از محققان جریان هوا را در یخچال و فریزر مطالعه کرده اند [3-1]، اما هنوز نحوه بهبود یکنواختی درجه حرارت عمیقا بررسی نشده است. فوکویو و همکاران [4] سیستم جدید انتقال هوا را برای یخچال و فریزر با جریان لازم همرفت برای برآوردن الزامات مورد نیاز برای نگه داشتن مواد غذایی تازه ارائه کرده اند. هو و همکاران [5] دینامیک سیالات محاسباتی - CFD - را برای مطالعه مجرای هوا از نیرروی معین در یخچال و فریزر مورد استفاده قرار دادند. اما تحقیقاتدر زمینه بهبود یکنواختی حرارتی برای جریان مستقیم سرد یخچال و فریزر بسیار محدود می باشد. از آنجا که توزیع دمای داخل یخچال به شدت متأثر از تنظیمات محفظه می باشد، بهره برداری از آن بسیار ضروری است. در این مقاله، نرم افزار CFD استار CD برای بررسی توزیع دما بکار برده می شود و توزیع جریان هوا برای یک محفظه خنک کننده با تنظیمات مختلف محقق می شود. علاوه بر این، ما نوع جدیدی از محفظه خنک کننده را توسعه داده ایم. در نهایت قابلیت اطمینان محاسبه نظری بدست آمد که بیشتر از نظر تجربی و انجام آزمایش معتبر می باشد.
-2 تشکیل مسئله:
با توجه به ویژگی های جریان هوا در داخل یک محفظه خنک کننده؛ معادلات میانگین رینولدز و مدل K-E عدد رینولدز بالا برای مطالعه جریانهای آشفته سه بعدی جریان داخل محفظه مورد استفاده قرار گرفتند. معادلات مورد نظر برای جریان مایعات و انتقال حرارت را می توان به صورت زیر نوشت که در رفرنس های[8-6] نیز به صورت زیر نوشته شده اند: در معادلات فوق، نوار کلی ب روند متوسط گروه را نشان می دهد. t زمان است، xi، مختصات دکارتی است ، رابط کاربر سرعت متوسط گروه در این محور است. فشار متوسط گروه است ، چگالی، SM منبع جرم است. ، نشان دهنده مجموع نیروهای بستر و سایر نیروهای خارجی است، و در صورتی که ارائه شود، به عنوان اجزای منبع حرکت در نظر گرفته می شود. میانگین درجه حرارت گروه است. نوسان درجه حرارت است، نوسانات سرعت است، ضریب هدایت حرارتی، گرمای ویژه در فشار ثابت است، انرژی منبع است. جزء تانسور تنش است و می توان آن را به صورت زیر نوشت:
