控温包装时间预测
控温包装在使用时,如果蓄冷剂量过少,会影响产品的品质,或而用量过大,则会造成不必要的浪费,所以如果能利用公式来计算所需蓄冷剂的量,就能实现蓄冷剂的高效利用。故本文基于以典型长方体产品的控温包装为研究对象,通过计算控温包装系统热阻及控温包装内蓄冷剂的吸热量,建立了控温包装控温时间预测模型。
长方体产品的控温包装的包装模型如图,在长方体产品的 6 个面分别放置蓄冷剂,外部分别以保温容器和瓦楞纸
要预测包装控温时间,首先要得到保温容器的系统热阻,因此必须建立保温容器系统热阻的估算模型。对于平板的热传递热阻,可通过傅里叶导热定律求得:
式中:Rs为系统总热阻;∆x为平板厚度,m;λ为导热戏水系数,W/(m•k);A为平板面积,m2。 考虑到保温容器为一个三维立体空腔结构, 其内外表面积不同,无法直接运用一维传热的热传递热阻。为使计算更加简便,把矩形转化成一个面来计算。将矩形箱体的等效面积为
式中:Aout为箱体外表面积,m2;Ain为箱体内表面积,m2。
则此时系统的总热阻采用平板热阻计算形式,为:
蓄冷剂通过融化过程中的相变潜热和融化前后的比热来吸收热量,但比热吸收热量较少,因此控温包装内以蓄冷剂的相变潜热作为计算标准。由于蓄冷剂在相变过程中温度变化很小,可以近似地认为热量在保温壁材中的传递过程为稳态传热过程,由傅里叶导热定律可知,保温壁材在一定时间内通过的热量为:
式中:Q为导热量,W; tout为控温包装外部环境,℃;. tin为控温包装内部环境,℃; T为时间, s;
在储藏过程中通过保温壁材的热量均需要通过蓄冷剂来吸收, 因此, 储藏过程中蓄冷剂相变过程所吸收的热量为:
可得控温包装控温时间为:
>>>> 结语
该公式是基于以典型长方体产品的控温包装为研究对象建立的,实验表明该公式与实际效果具有较高的吻合度,可以作为生产指导公式。
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