Modelowanie temperaturowych warunków transportu żywności w samochodowych komorach chłodniczych

Zespół autorów zatrudnionych w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej od wielu lat prowadzi prace wspomagające rozwój drogowych środków chłodniczego transportu żywności (badania certyfikacyjne ATP [1-3], opracowanie i wdrożenie kompleksowego systemu diagnozy zabudów termoizolacyjnych [4-6]). Opracowane zostały również narzędzia komputerowe, pozwalające optymalizować układ chłodniczy [6, 7] oraz proces przechowalnictwa transportowego.
W tym artykule scharakteryzowano program komputerowy umożliwiający symulowanie wymiany ciepła w chłodniczych komorach transportowych pomiędzy: przewożonym ładunkiem, powietrzem wewnątrz przestrzeni ładunkowej, agregatem chłodniczym, ścianami nadwozia i otoczeniem środka transportu. 

Artykuł zawiera wyniki weryfikacji programu oraz obliczenia symulacyjne dla różnych niekorzystnych sytuacji eksploatacyjnych, stwarzających zagrożenie dla bezpieczeństwa ładunku żywnościowego.

Charakterystyka programu
Działanie programu polega na prognozowaniu zmian temperatury ładunku, powietrza i elementów konstrukcyjnych nadwozia. Zasadniczo opracowane narzędzie ma ułatwiać wskazywania prawdopodobnych przyczyn wystąpienia znaczących zmian temperatury ładunku w trakcie transportu.
Tworząc program komputerowy wykorzystano model opisany w pracy [8]. Chłodniczy środek transportu żywności podzielono na 6 elementów składowych przedstawionych na rysunku 1.
Do opisu wymiany ciepła wykorzystano równania różniczkowe chwilowych mocy cieplnych przepływających między sąsiednimi węzłami (i-1), (i) oraz (i+1). Zasadniczą postać takiego równania można przedstawić następująco:

    qi = qi–1,i+qi+1,i    (1)

Lewa strona równania jest strumieniem ciepła akumulacji (qi) w kolejnych węzłach układu. Strumień ten jest iloczynem pojemności cieplnej skupionej w danym węźle układu oraz temperatury rozpatrywanego węzła. Prawa strona równania to moc cieplna przepływająca między rozpatrywanym aktualnie i-tym węzłem, a jego najbliższym otoczeniem tzn. węzłami (i-1) oraz (i+1).
Po opracowaniu program komputerowy poddano weryfikacji. Wstępna weryfikacja polegała na wykonaniu obliczeń symulacyjnych dla przypadków odzwierciedlających ogólne standardy w zakresie doboru i eksploatacji chłodniczych środków transportu żywności. Takie normatywne wytyczne stanowią w tym zakresie:
•    międzynarodowa umowa ATP [1-3],
•    dane katalogowe producentów agregatów chłodniczych zawierające maksymalne gabaryty nadwozia (objętość lub długość), wewnątrz którego dane urządzenie chłodnicze jest w stanie utrzymać wymaganą temperaturę [9],
•    norma DIN 8959 [10] umożliwiająca analityczne oszacowanie zapotrzebowania wydajności chłodniczej dla rzeczywistych warunków eksploatacji.

Na rysunku 2 przedstawiono przykładową zależność między maksymalną objętością nadwozia a zapotrzebowaniem wydajności chłodniczej według wytycznych producenta agregatów (symbole punktowe aproksymowane linią przerywaną). Dane te charakteryzują transport ładunku:
•    schłodzonego w temperaturze 6oC (temperatura otoczenie 30oC),
•    w trybie dystrybucyjnym z czterokrotnym rozładunkiem w ciągu godziny (czas otwarcia drzwi podczas rozładunku nie przekracza 3 minut),
•    z wykorzystaniem nadwozia o współczynniku przenikania ciepła 0,5 W/(m2K). (...)

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE