.jpg)
|
องค์ประกอบหลักของหน่วยทำความเย็นในการขนส่งในระบบโลจิสติกส์แบบโซ่เย็น: ลักษณะโครงสร้าง พื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์ และข้อพิจารณาทางเทคนิค |
|
| นามธรรม
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการค้าโลก การขนส่งด้วยโซ่เย็นจึงกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในการรับประกันความปลอดภัยและคุณภาพของสินค้าที่ไวต่ออุณหภูมิ ประสิทธิภาพของหน่วยทำความเย็นสำหรับการขนส่ง (TRU) นั้นถูกกำหนดโดยพื้นฐานโดยประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของวงจรการบีบอัดไอ และความน่าเชื่อถือทางโครงสร้างของส่วนประกอบหลัก บทความนี้ผสมผสานการสร้างแบบจำลองทางอุณหพลศาสตร์เข้ากับการวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อตรวจสอบคอมเพรสเซอร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อุปกรณ์ขยาย และระบบควบคุมอัจฉริยะ ด้วยการฝังสมการสมดุลพลังงานและทฤษฎีการถ่ายเทความร้อนภายในการอภิปรายระดับส่วนประกอบ การศึกษานี้จึงนำเสนอการตีความทางวิศวกรรมอย่างเป็นระบบของการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในระบบทำความเย็นในการขนส่งสมัยใหม่ |
|
| 1. บทนำ หน่วยทำความเย็นสำหรับการขนส่งทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมชั่วคราวสูง รวมถึงอุณหภูมิโดยรอบที่ผันผวน การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ การปล่อยความร้อนในสินค้า การแทรกซึมของอากาศ และการสั่นสะเทือนทางกลอย่างต่อเนื่องปริมาณการทำความเย็นทั้งหมดภายใต้สภาวะเคลื่อนที่สามารถแสดงเป็น:
Qtotal=Qtransmission+Qinfiltration+Qproduct+Qsolar
ในกรณีที่ความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้รับผ่านผนังฉนวนคือ:
Qtransmission=UA(Tout−Tin)
ที่นี่คุณคือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมของตัวรถกคือพื้นที่ผิวมีประสิทธิผล และโทท−ดีบุกแสดงถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างห้องโดยรอบและพื้นที่เก็บสัมภาระ
ระบบทำความเย็นจะต้องตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกคิวโททอลทำให้ประสิทธิภาพของส่วนประกอบและการควบคุมแบบปรับตัวเป็นศูนย์กลางของความเสถียรของระบบ
|
|
| 2. รากฐานทางอุณหพลศาสตร์ของวงจรทำความเย็น วงจรการอัดไอเป็นแกนหลักในการปฏิบัติงานของระบบทำความเย็นในการขนส่ง ภายใต้สมมติฐานสภาวะคงตัว ความสามารถในการทำความเย็นที่เครื่องระเหยถูกกำหนดโดย:
Qe=m˙(h1−h4)
ที่ไหนม˙หมายถึงอัตราการไหลของมวลสารทำความเย็นและh1−h4แสดงถึงความแตกต่างเอนทาลปีระหว่างเครื่องระเหย
ข้อกำหนดด้านพลังงานของคอมเพรสเซอร์คือ:
สุขา=m˙(h2−h1)
ดังนั้นประสิทธิภาพของระบบจึงถูกวัดปริมาณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (ตำรวจ):
ตำรวจ=คิว/สุขา
ในการใช้งานเครื่องทำความเย็นในการขนส่ง การรักษาให้อยู่ในระดับสูงตำรวจภายใต้การดำเนินการโหลดบางส่วนถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากโหลดจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการขนส่ง คอมเพรสเซอร์ความเร็วคงที่จึงมักทำงานนอกสภาวะที่เหมาะสม ส่งผลให้สูญเสียประสิทธิภาพ
.png) |
|
| 3. คอมเพรสเซอร์: แกนกำลังและตัวกำหนดประสิทธิภาพ คอมเพรสเซอร์มีหน้าที่ในการรักษาการไหลเวียนของสารทำความเย็นและรักษาความแตกต่างของแรงดันที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนเฟส
ในระบบจริง การบีบอัดไม่ใช่ไอเซนโทรปิกที่สมบูรณ์แบบ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกถูกกำหนดเป็น:
ηs=h2s−h1/h2−h1
ที่ไหนh2 สแสดงถึงเอนทาลปีหลังจากการบีบอัดไอเซนโทรปิกในอุดมคติ
ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกที่สูงขึ้นจะช่วยลดการทำงานของคอมเพรสเซอร์โดยตรงห้องสุขาจึงทำให้ดีขึ้นตำรวจ. คอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์สมัยใหม่จะปรับความเร็วในการหมุนแบบไดนามิกเพื่อควบคุมอัตราการไหลของมวลสารทำความเย็นม˙. เนื่องจากมีทั้งความเย็นคิวและกำลังไฟฟ้าเข้าห้องสุขาเป็นสัดส่วนกับม˙การควบคุมความเร็วแบบแปรผันช่วยให้เกิดความสมดุลแบบเรียลไทม์ระหว่างความต้องการโหลดและการใช้พลังงาน
นอกจากนี้ คอมเพรสเซอร์สำหรับการขนส่งยังต้องการโครงสร้างป้องกันการสั่นสะเทือนที่ได้รับการปรับปรุงเนื่องจากความเค้นทางกลจากการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ ความเสถียรทางกลช่วยให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ไม่ลดลงจากความล้าของโครงสร้างหรือการรั่วไหลภายใน
.png) |
|
| 4. คอนเดนเซอร์และเครื่องระเหย: การเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน คอนเดนเซอร์และเครื่องระเหยจะกำหนดความสามารถในการแลกเปลี่ยนความร้อนของระบบ
ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในส่วนประกอบทั้งสองมีดังนี้:
Q=UAΔTlm
ที่ไหน∆Tlmคือผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยของล็อก
.png) 4.1 คอนเดนเซอร์
ในระบบขนส่งที่สัมผัสกับอุณหภูมิแวดล้อมสูง ประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์ส่งผลโดยตรงต่อแรงดันระบายและปริมาณงานของคอมเพรสเซอร์ อุณหภูมิควบแน่นเพิ่มขึ้นh2 จึงเพิ่มกำลังคอมเพรสเซอร์ Wc และลดตำรวจ.
คอนเดนเซอร์แบบไมโครช่องช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมคุณในขณะที่ลดปริมาณประจุสารทำความเย็น การกระจายความร้อนที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดแรงดันการควบแน่น ทำให้การทำงานของระบบมีเสถียรภาพในสภาพอากาศร้อน
4.2 อิทธิพลของเครื่องระเหยและฟรอสต์
ภายในห้องเก็บสัมภาระ ประสิทธิภาพของเครื่องระเหยจะกำหนดความสม่ำเสมอในการทำความเย็น อย่างไรก็ตาม การก่อตัวของน้ำค้างแข็งทำให้เกิดการต้านทานความร้อนเพิ่มเติม:
Ueff=1/1ชม+Rf+1เฮกตาร์
ที่ไหนรฟหมายถึงความต้านทานความร้อนน้ำค้างแข็ง
เช่นรฟเพิ่มขึ้นสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพอูฟลดลงส่งผลให้ความสามารถในการทำความเย็นลดลงคิว. กลยุทธ์การละลายน้ำแข็งอัจฉริยะลดการสะสมของน้ำค้างแข็งและรักษาการแลกเปลี่ยนความร้อนที่เสถียร
การออกแบบการไหลเวียนของอากาศที่ปรับให้เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ ลดการเบี่ยงเบนทางความร้อนเฉพาะจุดที่อาจส่งผลต่อคุณภาพของสินค้า
|
|
| 5. อุปกรณ์ขยาย: การควบคุมการไหลและความเสถียร อุปกรณ์ขยายจะควบคุมอัตราการไหลของมวลสารทำความเย็นม˙ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อทั้งสองฝ่ายคิวและห้องสุขา.
วาล์วขยายอิเล็กทรอนิกส์ (EEV) ช่วยให้สามารถปรับได้อย่างรวดเร็วโดยอิงจากการวัดความร้อนยวดยิ่ง เพื่อให้มั่นใจว่ามีการใช้เครื่องระเหยอย่างเหมาะสมที่สุด ในขณะเดียวกันก็ป้องกันการส่งคืนสารทำความเย็นที่เป็นของเหลว (การเติมของเหลว) ด้วยการรักษาความร้อนยวดยิ่งให้คงที่ EEV จะช่วยรักษาความปลอดภัยของคอมเพรสเซอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพของวงจรโดยรวม
การควบคุมการไหลแบบไดนามิกมีความสำคัญอย่างยิ่งภายใต้สภาวะการขนส่ง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็วจำเป็นต้องตอบสนองทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของอุณหภูมิ
|
|
| 6. การควบคุมอัจฉริยะและการเพิ่มประสิทธิภาพแบบปรับเปลี่ยนได้ TRU สมัยใหม่รวมเอาระบบการตรวจสอบและการควบคุมเชิงคาดการณ์ที่เปิดใช้งาน IoT ด้วยการวัดความดัน อุณหภูมิ และพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง อัลกอริธึมควบคุมจะประมาณภาระการทำความเย็นแบบเรียลไทม์ และปรับความถี่ของคอมเพรสเซอร์และตำแหน่งของวาล์วตามลำดับ
ตั้งแต่:
Qe=m˙(h1−h4)
การควบคุมที่แม่นยำของม˙กลายเป็นคันโยกกลางสำหรับการปรับให้เหมาะสมที่สุด อัลกอริธึมขั้นสูงพยายามขยายให้สูงสุดตำรวจในขณะเดียวกันก็รับประกันความแม่นยำของอุณหภูมิภายในพิกัดความเผื่อที่แคบ (มักจะ ±0.1°C สำหรับการขนส่งยา)
|
|
| 7. บทสรุป ประสิทธิภาพของหน่วยทำความเย็นสำหรับการขนส่งนั้นควบคุมโดยประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์และความน่าเชื่อถือของโครงสร้างโดยพื้นฐาน ด้วยการผสานรวมประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ สมการประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การสร้างแบบจำลองโหลดไดนามิก และการควบคุมการไหลอัจฉริยะ TRU สมัยใหม่จึงบรรลุประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ดีขึ้นและความเสถียรของอุณหภูมิภายใต้สภาวะการทำงานแบบเคลื่อนที่
ความก้าวหน้าในการบีบอัดความถี่แปรผัน เทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไมโครช่อง วาล์วขยายอิเล็กทรอนิกส์ และระบบควบคุมอัจฉริยะ ร่วมกันกำหนดขอบเขตประสิทธิภาพใหม่ในการขนส่งแบบโซ่เย็น
|
|
| อ้างอิง อัชรา. (2021).คู่มือ ASHRAE—การทำความเย็น. สมาคมวิศวกรเครื่องทำความร้อน เครื่องทำความเย็น และเครื่องปรับอากาศแห่งอเมริกา Cengel, Y. A. และ Boles, M. A. (2019)อุณหพลศาสตร์: แนวทางทางวิศวกรรม (ฉบับที่ 9). การศึกษา McGraw-Hill Dossat, R. J. และ Horan, T. J. (2001)หลักการทำความเย็น (ฉบับที่ 5). ห้องฝึกหัด. Tassou, S. A. , De-Lille, G. , & Ge, Y. T. (2009) เครื่องทำความเย็นสำหรับการขนส่งอาหาร – แนวทางการลดการใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการขนส่งทางถนนวิศวกรรมความร้อนประยุกต์, 29(8–9), 1467–1477. โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) (2022)การพัฒนาห่วงโซ่ความเย็นเพื่อการเติบโตที่ยั่งยืน. รายงานของ UNEP |
|
