Математичне моделювання затухання температурної хвилі в контейнерах з підвищеною тепловою інерцією стінок при зберіганні і транспортуванні плодоовочевої продукції

Abstract

Підтримання стабільної температури продукту під час холодильного зберігання та транспортування є основним чинником, що впливає на його якість. Для захисту продукту від коливань температури запропоновано використання охолоджуваних ємностей – контейнерів, стінки яких мають високу теплову інерційність. Ці стінки є тепловим буфером на шляху теплового потоку між продуктом і повітрям холодильної камери, який забезпечує згладжування амплітуди його коливань. Для проектування таких контейнерів є необхідним виконання розрахунків з використанням теорії затухання температурних хвиль. Аналітичні методи цієї теорії добре розроблені для випадку плоских температурних хвиль в плоских стінках при гармонічних коливаннях температур. При цьому слід зазначити, що реальний характер коливань температури повітря в холодильних камерах істотно відрізняється від гармонічного. Для проведення теоретичних досліджень розроблена чисельна модель для розв'язання нестаціонарної нелінійної задачі теплообміну методом кінцевих різниць за явною квазілінійною схемою. Розроблена чисельна модель спочатку була використана для розрахунків загасання температурних хвиль при гармонічних коливаннях температур. Порівняння чисельних і аналітичних розрахунків показало хороші стійкість, збіжність та апроксимаційні властивості чисельної моделі, що робить можливим її подальший розвиток для розрахунків при негармонічних коливаннях температур. При чисельному моделюванні встановлено, що на результат загасання температурної хвилі має значний вплив інтенсивність променевого переносу тепла через повітряний прошарок між внутрішньою поверхнею стінки контейнера і поверхнею продукту. При зниженні інтенсивності променевого теплообміну загасання температурних коливань покращується. Виділення рослинними продуктами теплоти дихання не впливає на інтенсивність загасання температурних хвиль. Але при цьому додатково виникає градієнт між середньою температурою продукту і середньою температурою повітря холодильної камери, який необхідний як рушійна сила для можливості відведення тепла дихання від продукту до повітря камери

Keywords

• теплова інерція стінок
• теорія затухання теплових хвиль
• стабілізація температури продукту
• контейнер з підвищеною тепловою інерцією стінок
• затухання плоских температурних хвиль