基于多参数耦合的蓄冷温控箱冷板对流换热参数优化

来源：农业工程学报杂志2021年第19期北京时间：

作者：郭嘉明,吴旭东,林诗涛,曾志雄,沈昊,魏鑫钰,吕恩利,

摘要：蓄冷温控箱利用低温相变材料储存冷量，通过缓慢释放调节并保持箱内温度，目前仍存在冷量释放速率无法控制、剩余冷量预测难等问题，而蓄冷板表面对流换热系数直接影响冷量的释放速率。针对以上问题，搭建了蓄冷板表面对流换热系数测量试验平台，研究不同环境及蓄冷板参数对表面对流换热系数的影响。采用二次回归正交试验设计方案，探究了蓄冷区进口空气流速、进口空气温度、蓄冷板传热面积以及蓄冷板间距对表面对流换热系数的影响，并对结果进行分析，建立了表面对流换热系数二阶预测模型，获得影响表面对流换热系数大小较显著的因素及较优的参数组合。试验结果表明：进口空气温度和蓄冷板传热面积的交互效应最大；通过响应曲面法建立的表面对流换热系数预测模型，得到最优参数组合为：进口空气流速4 m/s，进口空气温度25 ℃，蓄冷板传热面积0.455 m2，蓄冷板间距0.04 m，模型决定系数值为0.927 4，变异系数为5.78%。回归模型计算结果与试验结果吻合，最大误差为3.58%，平均相对误差为2.69%，表明该模型可以快速、准确地预测不同条件下的蓄冷板表面对流换热系数。试验结果为蓄冷温控箱冷量释放速率精准调控及剩余冷量预测提供参考。

关键词：传热, 温度, 蓄冷运输箱, 蓄冷板, 对流换热系数, 正交试验, 响应曲面法