第37卷，总第213期 2019年1月，第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.3 7,Sum.No.213Jan.2 019, No. 1冷链蓄冷保温箱性能优化数值模拟研究李晓燕，王雪雷,苗馨月，陈杰，闫淑晴(哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150028)摘要：为缩短充冷时间，提高保冷能力，降低能耗，实现蓄冷保温箱性能的提升。
提出一种锯齿形结构新型蓄冷板，并对比了平板蓄冷板与三种不同尺寸新型蓄冷板的蓄释冷性能。
同时研究了蓄冷保温箱配送过程中，四种蓄冷板布置方式（顶部布置、四周布置、并列布置、重合布置）下箱体的保冷性能。
结果表明：新型蓄冷板与平板蓄冷板相比蓄释冷更快，其中新型蓄冷板3性能最高，其蓄释冷完成时间与平板蓄冷板相比分别缩短了 39. 1D与39.3 D;蓄冷板布置方式对箱体保冷性能存在很大的影响，其中并列摆放时温度场均匀，且平均温度最低，只有281.6 K，效果最好。
关键词：蓄冷保温箱；冷链;蓄冷板;数值模拟；设计与优化中图分类号:TK018 文献标识码：A文章编号$1002 -6339 (2019) 01 -0087 -04Numerical Simulation on Performance Optimization ofCold Storage Incubator during Cold Chain ProgressLI Xiao- yan,WANG Xue- lei,MIAO Xin- yue,CHEN Jie,YAN Shu- qing(Energy and Architectural Engineering Institute,Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China)Abstract:This study aim to shorten the charging time,improve the cold preservation ability and reduce energy consumption,in order to improve the performance of tlie cold storage incubator.A novel cold platewith zigzag structure i s proposed,the charging and discharging performance of the flat cold plate andthree different sizes of novel cold plates are compared.At the same time,t storage incubator during t he deliver progress under four cold plate arrangements (top arrangement,surrounding arrangement,side by side arrangement,coincidence arrangement)are studied.The resultsshow that tlie novel cold plates have faster cold charging and discharging rate than the novel cold p late3 has the best performance because its time to reach the complete charging and discharging is shortened by 39. 1D and 39. 3D compared witii the flat cold p rangement of cold plate has a certain influence on the cold preseration performance of t!ie cold storage incubator.Under t!ie side by side arrangement,the cold preservation performance of t!ie cold storage incubator is the best because of its uinform temperature field and lowest average t 281.6 K.Key words：cold storage incubator；cold chain;cold plate;numerical simulation;design and optimazition收稿日期2018-10-12修订稿日期2018-11-20基金项目：国家自然科学基金资助项目（51476049);冷链装备中新兴技术研究(2016TD004);哈尔滨商业大学研究生创新科研项目 (YJSCX2017 -442HSD)作者简介:李晓燕（1962 ~)，女，博士，教授，研究方向:相变蓄冷材料。
• 87 •随着我国经济的崛起，的发展，对性能 的保温箱的研制 更高的要求[%-2]。
保温箱 [3]储存 ，以较好的适用于中 输[4]。
现在对蓄保温箱的研究已 [5-8]，范中阳[9]_研究 板 放 对箱内环境温度和白菜中心温度的影响。
田[%&]对 板共 的热力学特性进 分析，建板释冷的数学 ，N a C l蓄冷板在 外界温度条件下的释 ，关 进行证。
利用F lu e n t软件对 保温箱的 、保进 。
一 新 ^冷板，并研究 寸新 板的蓄释冷性能。
时 对 板的 置方式对箱内温度场 性的影响。
对 保温箱的进一步 与应供了一定的 持。
1物理模型的建立采用273 K温度段蓄冷剂，相变潜热为335 k j/k g。
平板蓄冷板尺寸为300m m x300m m x20m m，蓄冷 板 为 ，壁厚为1m m。
在 质量的蓄冷下，设计了一 的新 板，现对平板 板以及 寸的新 板的蓄释冷性能进 ，板 1所示，单 m m。
图1蓄冷板截面尺寸图保温箱尺寸为560 m m x460 mm x410 mm，其中保温 厚度为30 mm，为 。
4保温箱在空载状态下 的板布置方对箱体保冷性能影响，置方 2所示。
为了便于分析，对 作 下假设$(1&界环境温度恒定且与保温箱之间换热系 数为常数；(2& 中相变材料的密度、比热、导热系数、粘度保持 ；(3&保温 向同性；(4&忽略 时因密度差产生的图2蓄冷保温箱内蓄冷板布置方式图浮动；(5 &忽略各接触面的接触热阻。
2数学模型的建立学 为：质量守恒方程+ div(p U&m0dt动量守恒方程#("&+div(p nu&mdiv(#gradu&—"+Su#(#"& + div("u)m div(#radi;) -#("&& +div(pi^u)mdiv(#gradw)# 〇z 能 守恒方[p("H+ h)] + V • (p%) m" • (1 V.) c,• 88•图3各蓄冷板蓄冷量随时间变化图$ 162 s 、2 003 S、1 903 w与板 板相比，新型 板1、新 板$、新板3的释冷完成时间分别减少了31%、36.1%及39.3%。
新 冷 板与平板板释冷速率明显，释速率 表明换热能，其中新板3换热能力最好，有利于维持箱内温度。
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500时间/s图4各蓄冷板释冷量随时间变化图，新板3拥着最快的蓄释冷 速率，最，与箱部换热效果最好，故保温箱采用新板3。
4.2蓄冷板布置方箱体内温度场图 510 h 时保温箱内部温分。
由中可以 ， 板的摆放方式对保温箱内温度场的分 着的影响。
此时顶部布置、四周置、置、并列置下保温箱温度分别为 284. 3 K 、283. 3 K 、291. 1 K 、281.6 K 。
较低的温度表明板走的从外界进入箱部的热量更多。
同时从温度云 以列摆放时箱 部温度场最为 ，温度梯度最小，其置方之。
，板置方中 列 置时箱内的温度最低，温度场最为 ，性能最好。
其原因在于较好的保冷效 板与箱内空气较大的接触，同时板在箱内分 ，这板以最最的进箱的热。
式中 p ---密度/kg.m ;# ---时间/s ;K ----速度；#---动力粘度/(kg *s ) .m -2 ;59，^Y，，Z —源项；"J 一一的潜热/J ;h —的显热/J ;+---流动速度/m .s _1 ;1—导热系数/，•（：• K & -1。
在计中， 分来表示单位容 组分的。
分 /定义为^. q .slidP m . 一 . .o lic d q q .liq u idliq u id s o li d、1.〉.liq u id式中Ts o lld —PCM 凝固温度；.-I —PCM 融化温度。
3初始条件和边界条件板蓄释冷性能时$( 1 &蓄冷时，蓄冷板温度为278 K ，外界温度为263 K 。
（2&释 时，板温度为268 K ，外界温度为303 K 。
板摆放方式下箱内温度场时$箱 温度为273 K ，外界环境温度为303 K 。
在配 中，外界环境的热保温层进入箱部， ， 热 ， 持箱温度。
4模拟结果与分析4.1蓄冷板蓄释冷3为板 与时间的关系，相下 板完成时 速率 。
板 板、新 板1、新 板2、新 板3的 完成时间分别为9 245 s 、6 390 s 、5 949 s 、5 629 s 。
与板 板新板1、新型蓄板2、新板3的时间分别减少了 30. 8D 、35. 7D 及39. 1D 。
新型蓄冷板的与平板蓄冷板相 速率都有明显的 ，其中新 板3蓄速率最 。
4 为板释中释与时 的关系。
，释下释 完成时小释 速率 。
平板 板、新 板1、新 板2、 新板3的释冷完成时间分别为3 135 s 、L--_--_--_--_--U Oo o o o o oo o o oo 5 4 3 2 15¥命_o o oo o o o o 54 3 25_命#• 89•四周布置重合布置并列布置图5不同蓄冷板布置方式蓄冷保温箱内温度场5结语本文在蓄冷板结构及蓄冷板布置方式两个方面对保温箱的性能进行优化，综合上述研究成果$(1)在下，设计的新7令板与平板板，有着更好的蓄释冷性能，其中新板3性能最好。