За хладилни витрини за храна-от отворен тип въздушната завеса основно разделя въздуха вътре и извън шкафа, като играе решаваща роля за предотвратяване на проникването на външна топлина. Ефективността на въздушната завеса също значително влияе върху разпределението на температурата и скоростта вътре в шкафа. Изследователите се фокусират основно върху два аспекта: поток на въздушната завеса и механизми за пренос на топлина и оптимизиране на въздушната завеса.
1. Поток на въздушната завеса и механизми за пренос на топлина
Потокът на въздушната завеса и механизмите за пренос на топлина са свързани не само със скоростта на изхода на въздушната завеса, температурата и интензитета на първоначалната турбулентност, но също така се влияят от пространствената плаваемост и външни фактори на околната среда, което прави факторите на влияние доста сложни. След като въздушната завеса изтича от дюзата, тя се разделя на две области: начална секция и секция на основния поток. При първите централната скорост на потока остава постоянна, докато при вторите централната скорост на потока намалява. Тъй като първоначалната дължина на сечението и вихровият вискозитет на двата региона са тясно свързани с първоначалния интензитет на турбулентност, тези два различни региона трябва да бъдат взети под внимание при решаването на вертикални струи. Други изследователи са разделили потока на въздушната завеса на три различни региона: изходящ регион, регион на развитие и регион на връщащ въздух, като техните способности за уплътняване намаляват последователно. Първите два региона се влияят главно от скоростта на изхода на въздушната завеса, докато третият регион се влияе главно от структурата на изхода на връщащия въздух на въздушната завеса. В областта на изхода скоростта на потока на въздушната завеса е висока и насочена; началната точка и посоката на потока в района на развитие се влияят главно от района на изхода; и посоката на потока в областта на връщащия въздух е значително изкривена под влиянието на всмукателния ефект на изхода на връщащия въздух. Изчислителната динамика на флуидите (CFD) е ефективна техника за подобряване на структурата на хладилното оборудване и оптимизиране на вътрешното поле на потока, което позволява симулиране на подробни полета на температурата и потока в областта на потока. Някои учени са симулирали скоростта на организацията на въздушния поток и разпределението на температурата в хладилния склад, използвайки CFD технология, предоставяйки теоретични справки за оптимизиране на настройките на вентилатора и поставянето на стоки в хладилния склад. Zhao Xinxin и др. изследва влиянието на направляващите релси в отделенията на хладилните камиони върху разпределението на температурата вътре в отделението чрез числена симулация, предоставяйки теоретични насоки за оптимизиране на работата на хладилни камиони с един-изпарител с много-температурни зони.
През последните години CFD технологията се използва широко в хладилните витрини. Yu Kezhi и др. използва дву-флуиден модел, за да симулира числено въздушната завеса на вертикален витринен шкаф. В сравнение с модела на турбулентност K-ε, резултатите от изчисленията на този модел са по-съгласувани с експерименталните стойности.
2. Оптимизация на въздушната завеса
Основните параметри, влияещи върху работата на хладилните витрини, включват структура на пчелна пита, височина на въздушната завеса, дебелина на въздушната завеса и скорост на изходящия въздух. Тъй като разпределението на скоростта, интензитетът на турбуленцията и дебелината на въздушната завеса са тясно свързани със структурата на изхода за въздух, структурата на изхода за въздух на витрината е основен фактор, влияещ върху работата на въздушната завеса. В практическите приложения структурата на пчелна пита често се използва в изхода на въздушната завеса, за да се намали прекомерната интензивност на турбулентността. За да се постигне подходящо затихване на турбулентността, съотношението на дължината към отвора на структурата на пчелна пита трябва да бъде по-голямо от 10.
Моделът на потока на въздушната завеса, образуван от горното подаване на въздух на шкафа, е свързан с фактори като скорост на подаване на въздух, височина и дебелина на въздушната завеса. Когато височината на въздушната завеса е 300 mm, скоростта на вятъра трябва да достигне поне 0,6 m/s; когато височината е 800 mm, скоростта на вятъра трябва да достигне 2 m/s, за да се образува стабилна въздушна завеса с аспектно съотношение 1/5. Увеличаването на дебелината на въздушната завеса може да подобри способността на въздушната завеса да уплътнява отворената площ, но прекомерната дебелина на въздушната завеса ще доведе до загуба на студ и ще увеличи консумацията на енергия на хладилната витрина. Поради това дебелината на изхода на въздушната завеса обикновено се контролира между 50 и 80 mm. Някои учени също са използвали скоростометрия на изображения на частици и технология за инфрачервено изобразяване, за да проведат числени симулации и експериментални изследвания на характеристиките на потока на въздушната завеса и са предложили някои ефективни мерки за оптимизиране на въздушната завеса. Cao и др. използва подобрен дву-флуиден модел и дву{14}}флуиден модел на загуба на студ, за да симулира числено преноса на топлина и потока на въздушната завеса и заобикалящия я въздух, рационално оптимизирайки въздушната завеса и подобрявайки работата на витрината.
Понастоящем изследователите се фокусират основно върху изучаването на механизми и числени изследвания на работата на въздушната завеса на хладилните витрини. Въпреки това, числената симулация все още има определени ограничения в разбирането на потока и механизмите за пренос на топлина и процеса на оптимизация на въздушната завеса. Моделът на струята, моделът на ламинарен поток, моделът на напрежението на Рейнолдс и моделът на два-флуида, разработени в литературата, са приложими само за съответните им специфични условия. По-специално двумерните-модели на стационарно-състояние обикновено се използват в числени изчисления, които не могат да изследват по-сложни ситуации, по-близо до действителната среда. Следователно са необходими допълнителни подобрения в изследователските методи и експерименталните схеми в бъдещите изследвания.
