不同加湿方式对气调保鲜环境调控的影响王广海u，吕恩利2，3，陆华忠2，3，许锦锋2，3，周晓龙2，3（1.广东机电职业技术学院汽车学院，广东广州510515；2.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点。厢体选用12mm厚的有机玻璃板，由氯仿粘合而成，采用中性硅酮密封胶密封，厢体尺寸规格（长X宽X高）为2.38mxl.28mxl.40m，外壁覆盖100mm厚的保温泡沫板，经测定，试验厢体漏气量平均为24.2L/min，即1.452m3/h.开孔隔板将厢体分为保鲜室和压力室。风机工作在压力室、保鲜室和回风道间形成循环气流。离心式1：记录仪；2：计算机；3：果蔬保鲜室；4：回风道；5：高压雾化喷嘴；6：液氮充注汽化盘管；7：制冷机组蒸发器盘管；8：离心风机；9：进气电磁阀；10：变频器；11：自增压液氮罐；12：空气压缩机；13：高压雾化加湿储水箱；14：超声波加湿装置；15：压力室；16：开孔隔板；17：T型槽；18：厢体后部传感器组（温度、湿度、O2、CO2传感器）；19：排气电磁阀；20：控制系统（S7-300）；21：触摸屏气调保鲜环境综合调控试验平台风机（型号为HYA250）由变频器（型号为SIMENSMM420）控制，改变变频器设定频率可获得不同的通风速度。液氮充注电磁阀（型号为欧洲AKSA，供电电压为220V）控制自增压液氮罐（公称通径10mm、公称压力4.0MPa、有效容积75L、*大排液量5L/min、日蒸发率2.2%）的出液流量。采用机械制冷式制冷机组（额定功率为1491W）为厢体降温。厢体前、后部均安装有1个电磁阀（型号为AIRFAG、通径50mm、供电电压24V），分别为进气电磁阀和排气电磁阀，实现通风换气。
试验过程分别选用高压雾化加湿装置（无油空压机型号EWS60、*高压力0.8MPa、容积60L、供电电压220V、额定功率1.36kW，使用高压雾化喷嘴2个）和超声波加湿装置（超声波雾化头型号为AS-20-B、雾化量>400mL/h、供电电压24V、额定功率12.3W，使用超声波雾化头12个）进行加湿。厢体后部布置有温度传感器（测量范围-20 80°C、精度±0.5°C）、湿度传感器（测量范围0~100%、精度±3%）、O2浓度传感器（测量范围0~25%、精度±0.5%）和⑶2浓度传感器（测量范围0~20%、精度±0.5%），用于监测厢体内的温度、湿度、O2体积分数和CO2体积分数等数值。控制系统通过各传感器采集的数据，控制液氮充注电磁阀、制冷机组、进气电磁阀、排气电磁阀、加湿装置和变频器等执行设备工作，以实现自动运行功能。控制器选用SIMENSS7-300型可编程控制器，通过触摸屏（型号为SIMENSTP177B）上载数据，实现人机对话。计算机通过记录仪记录各传感器数值（数据记录频率1次/min）。
1.1.2试验材料试验材料选用江西产脐橙，总重350 kg，购自水果批发市场，未经任何催熟处理，果实七成熟、规则、无病虫害、无损伤、表皮呈橙黄色、色彩光泽。将预冷后的脐橙装入塑料筐（网状结构，尺寸规格为495mmx355mmx255mm，开孔率为38.5%）内，置于试验厢体内，然后用中性硅酮密封胶密封试验平台厢门。据报道，脐橙适宜的保鲜温度为510C，相对湿度为85%~90%，O2体积分数为6%9%，CO2体积分数为砭5%. 1.2试验方法为研究不同加湿方式对气调保鲜环境调控的影响，结合预试验和项目经验，超声波雾化加湿装置选用12个雾化头，高压雾化装置选用2个高压雾化喷嘴。采用高压雾化加湿方式时，为防止直接向厢体内输入高体积分数的大气，试验前将空压机气体输入口用橡胶管接入厢体内，并通过降氧预试验将空压机储气罐内气体替换成厢内气体。两组试验分别持续运行4d.试验采用基于低温保护的双限值的控制策略，在触摸屏上设定各参数控制的上限值和下限值。当厢体内O2体积分数大于9%时，开启液氮充注；当厢体内O2体积分数小于6%或温度值小于5C时，关闭液氮充注，直至O2体积分数升至9%或温度值大于7C.当厢体内CO2体积分数大于5%时，开启进、排气电磁阀，直至厢体内CO2体积分数降至4%.当厢体内温度值大于10C时，开启制冷机组，直至厢体内温度值降至5C.当厢体内湿度值小于85%时，开启加湿，直至厢体内湿度值升至90%.控制系统优先级分别为低温保护、O2体积分数、CO2体积分数、温度值，湿度值独立控制，控制流程如所示。
初始丨垢，数：据采样关闭液充兹，制冷机组，进、挑气夭试验控制流程2结果与分析2.1两种加湿方式的湿度控制从可以看出，两种加湿方式都可以实现厢体内湿度的快速调控，并控制在目标湿度范围内，但都出现明显的短时超调。
时间（h）两种加湿方式的湿度控制情况比较时间（h）不同加湿方式对C2调控的影响超声波加湿-高压雾化加湿超声波加湿高压雾化加湿2.2不同加湿方式对气体成分调控的影响气调保鲜环境的气体成分主要调控2和C2体积分数。在超声波和高压雾化两种加湿方式下进行气调保鲜环境综合调控试验。
从可以看出，超声波加湿对2浓度变化无影响，2体积分数变化平缓，96 h后厢体内体积分数自6%升至8.4%；高压雾化加湿方式引起O2体积分数增长较快，在29 h后，O2体积分数升至9%，控制系统启动液氮充注降低厢体内体积分数。高压雾化加湿方式下，2体积分数出现5次明显的波动，而在第1、2、4和5次降氧过程厢体内2体积分数从9%依次降至7.8%、7.2%、7.4%和7.8%时停止，主要是因为厢体温度值小于5°C启动低温保护所致。
超声波加湿利用超声波雾化头高频振荡，将部分液态水变成细小液滴，提高雾化效果实现加湿，加湿过程与外界无气体交换，所以不会引起厢体内2体积分数的变化。高压雾化加湿需引入压缩空气，空气压缩机储气罐内2体积分数不稳定，且空气压缩机工作时厢体处于负压，外界气体易进入厢体内致使02体积分数升高。
时间（h）不同加湿方式对2调控的影响此外，不同加湿方式对厢体内的C2调控也有较大的影响。从可以看出，超声波加湿试验过程厢体内CO2体积分数曲线从0%平稳升至3.8%，速率较大，无明显波动。高压雾化加湿试验过程中厢体内C2体积分数从0%缓慢升至1.1%，速率较小，且曲线有5次明显波动。从整体上看，超声波加湿对厢体内C02体积分数基本无影响，高压雾化加湿由于升高了2浓度导致液氮充注降氧，从而也降低了厢体内的CO2体积分数。
2.3不同加湿方式对系统能耗的影响从可以看出，高压雾化加湿比超声波加湿的试验耗电量大，且增长速率更快。超声波加湿试验过程总耗电量为13.14 kW-h，液氮消耗量为14.6kg；高压雾化加湿试验过程总耗电量为20.19时间（h）不同加湿方式下的耗电量曲线kg.超声波加湿在耗电量和液氮消耗量上分别比高压雾化加湿节约34.9%和57.7%. 3结语为研究不同加湿方式对气调保鲜环境调控的影响，搭建了气调保鲜环境综合调控试验平台，控制策略采用基于低温保护的双限值自动控制。试验结果表明：（1）超声波和高压雾化两种加湿方式都能实现湿度的快速调控，但出现短时的超调。（2）超声波加湿对厢体内气体成分变化无影响，高压雾化加湿引起厢体内2和C2体积分数明显波动。（3）超声波加湿在耗电量上比高压雾化加湿节能34.9%，在液氮消耗量上节省57.7%.
