采后果實表面對流換熱系數(shù)測定

1、2011年10月農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報第42卷第lO期采后果實表面對流換熱系數(shù)測定木張敏盧佳華楊樂陳健華車貞花謝晶(上海海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，上海201306)【摘要】以蘋果、黃瓜為實驗對象，通過對采后果實熱空氣處理中表面對流換熱系數(shù)的實驗測定，得到換熱實驗關(guān)聯(lián)式。結(jié)果表明：在相同的熱空氣溫度下，果實表面對流換熱系數(shù)隨空氣流速的增大而增大；隨果實徑向尺寸的增大而減?。徊珊蠊麑嵶鳛樯矬w，由于自身的蒸騰作用，傳熱過程中出現(xiàn)了流體的相變，進(jìn)而導(dǎo)

2、致?lián)Q熱效果顯著增強(qiáng)。關(guān)鍵詞：采后果實熱空氣處理對流換熱系數(shù)實驗關(guān)聯(lián)式中圖分類號：TS201文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—1298(2011)100150—04DeterminationofHeatTransferCoefficientsofPostharvestFruitZhangMinLuJiahuaYangLeChenJianhuaCheZhenhuaXieJing(CollegeofFoodScienceandTechnolo

3、gy，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China)AbstractAtestwasappliedtodeterminetheheattransfercoefficientsofappleandcucumbertoobtaintheexperimentalcorrelationofheattransferTheresultsshowedthattheheattransfercoefficien

4、tsoffruitincreasedwiththeincreasingofairvelocity，decreasedwiththeincreasingofradialdimensionoffruitunderthesameconditionofthehotairtemperatureTheheatexchangeefficiencybetweenfruitsandhotairwasenhancedsignificantlyfortheb

5、iologicaltranspirationPhasetransitionoccurredintheprocessofheattransferKeywordsPostharvestfruit，Hotairtreatment，Heattransfercoefficient，Experimentalcorrelation引言采后貯前熱處理是近年來頗受關(guān)注的果實采后保鮮方法之一，特別是隨著農(nóng)藥殘留問題的日益嚴(yán)重，國內(nèi)外學(xué)者們開始注重這種無毒、

6、無農(nóng)殘的果實保鮮方法，相關(guān)領(lǐng)域的研究非?；钴S’1。1。依據(jù)處理介質(zhì)的不同，熱處理可分為熱蒸汽、熱水和熱空氣處理等，其中以熱空氣處理應(yīng)用最為廣泛。但熱處理是一種帶有破壞性的物理方法。熱處理的溫度過低或處理時間太短，則達(dá)不到理想效果；溫度過高或處理時間太長，則造成果皮變色、異常軟化、失水和損傷等熱傷害H“。。因此，有必要對采后果實在熱處理過程中與外界換熱效果進(jìn)行研究，采后果實表面對流換熱系數(shù)表征著果實與外界環(huán)境換熱效果的強(qiáng)弱。73。目前，國

7、內(nèi)外對采后果實表面對流換熱系數(shù)的研究尚少，僅是借助傳熱學(xué)上普遍使用的經(jīng)驗公式‘81，這一類公式?jīng)]有考慮采后果實作為生物體本身蒸騰作用對換熱效果產(chǎn)生的影響。本文運用相似理論和量綱分析法，在傳熱學(xué)基本理論指導(dǎo)下，對采后果實熱空氣中表面對流換熱系數(shù)進(jìn)行實驗研究，分析其影響因素，并以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到采后果實熱空氣處理中的換熱實驗關(guān)聯(lián)式，求解果實熱空氣中不同狀態(tài)下的表面對流換熱系數(shù)，為實際果蔬貯藏業(yè)提供參考。1測定原理對流換熱是流體與固體表面

8、直接接觸時所發(fā)生的換熱過程，它是由熱對流和導(dǎo)熱構(gòu)成的復(fù)雜的熱收稿日期：2011一叭一02修回日期：2011—02—26t國家自然科學(xué)基金資助項目(30771245)、上海市科委農(nóng)業(yè)重點資助項目(10391900404)和上海市教委重點學(xué)科建設(shè)資助項目(J50704)作者簡介：張敏，教授，主要從事果蔬貯藏及食品熱物性研究，Email：zhangm@shoueduen萬方數(shù)據(jù)152農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報咖。=s訓(xùn)(《一巧)咖c=hA(Tw一弓)式中s

9、——果實表面黑度：：：；3結(jié)果與分析盯——絕對黑體的輻射系數(shù)，盯=567710“W／(m2K4)A——果實表面積，m2由此，在不同的基本參數(shù)下，根據(jù)式(9)～(12)，結(jié)合式(2)、(3)和(7)，即可求出C、／7，繼而根據(jù)式(8)得到各種工況下的果實熱空氣處理表面對流換熱系數(shù)。31標(biāo)準(zhǔn)樣品表面對流換熱系數(shù)測定為檢驗上述測試裝置的可行性，選用直徑32mm、長度450mm的銅管作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，對空氣強(qiáng)制對流下銅管表面對流換熱系數(shù)進(jìn)行測定。在

10、熱流量為3905w時，分別以空氣流速10、15、20、25、30、35和40m／s進(jìn)行實驗，得到相應(yīng)的凰和Nu，如表1所示。確定C、／1值，并和文獻(xiàn)計算值比較一1，以驗證測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。表1銅管測定數(shù)據(jù)Tab1Experimentaldataofcoppertubemeasurement將表1中l(wèi)gRe和lgNu代入式(7)，可得：C=O39，／／=056。根據(jù)文獻(xiàn)[11]，C、n值都在要求范圍內(nèi)，證明該測定系統(tǒng)可靠。32采后果實表面

11、對流換熱系數(shù)測定利用31節(jié)同樣的方法對實際生產(chǎn)中應(yīng)用熱處理方式較為普遍的蘋果、黃瓜進(jìn)行表面對流換熱系數(shù)測定，蘋果和黃瓜的直徑分別為(612)mm和(361)mm，其中測定蘋果時加熱電壓和電流分別為55V和071A，測定黃瓜時選用加熱電壓和電流分別為47V和O58A，空氣流速分別為10、15、20、25、30、35和40m／s。實驗測定值如表2、3所示。表2蘋果測定數(shù)據(jù)Tab2Experimentaldataofapplemeasurem