蓄冷剂模块冻结时间试验研究

周华东

（松下冷链（大连）有限公司 大连 116600）

引言

蓄冷剂模块可在低温下吸收并储存大量冷量，而在温度较高时又能放出大量冷量，较长时间保持自身及周围小范围内的低温环境。基于以上特点，蓄冷剂模块首先需要在蓄冷剂冻结柜中先冻结后再被应用在配送过程中，当蓄冷剂融化后将再次被送入蓄冷剂冻结柜中进行再次冻结，如此循环，反复使用。

2020年11 月，《商品无接触配送服务规范》国家标准正式发布，意味着“无接触配送”已经被广大商家及顾客所接受并这被广泛应用。为保证蔬菜、水果、肉类、海鲜等商品顾客到手的新鲜度，全程冷链配送是关键！目前，冷链运输的方法有很多，而且效果也都很好，但由于顾客不集中，除了考虑低温保证的同时还要考虑配送的成本，蓄冷剂模块由于具有保温效果持久、可循环使用、价格低的特点，被广泛应用于广大居民的冷链订单配送中。

对于一台蓄冷剂冻结柜来说，如果蓄冷剂模块的冻结时间越短，数量越多，除了会大大提高蓄冷剂模块的利用率外，还会大大节省商家的运营成本。本文通过在同一台蓄冷剂冻结柜中摆放不同数量的蓄冷剂模块进行对比冻结试验，研究如何在在保证冻结温度的前提下，最大限度的冻结蓄冷剂模块的数量，从而提高蓄冷剂模块的利用率。

1 试验研究

选取一种规格的蓄冷剂模块为试验样本：长29 cm，宽18 cm，厚3.5 cm。凝固点为-29 ℃，在试验冻结过程中蓄冷剂模块要达到-29 ℃且内部蓄冷剂为固态时才算冻结合格。环境温度为25 ℃。

1.1 实验仪器

1）松下蓄冷剂冻结柜1 台

型号：BYF-1200

有效容积：8.4 L

输入功率：5.7 kW

制冷剂：R404A

内部尺寸： 72.4 cm×109.2 cm×177.4 cm（长×深×高）

2）HIOKI 温度记录仪1 台

3）热电偶，测量误差±1 ℃

1.2 试验步骤

1.2.1 100 块蓄冷剂冻结试验

1）将100 块蓄冷剂模块在常温状态下放入蓄冷剂冻结柜。

蓄冷剂模块分前后两层，上下五层进行摆放，蓄冷剂模块与模块之间留有一定的间隙但于冷风循环。图1为前层的摆放状态，后层摆放状态与前层一致。

图1 前层的摆放状态

2）柜内上下五层中心位置各设一个温度检测点。冻结柜设定-38 ℃。柜内有气流循环。

3）试验布置结束，关闭柜门，数据记录开始。

4）试验结果：14 h 后，各温度检测点温度均达到-29 ℃以下。试验数据如图2。

图2 试验数据

1.2.2 120 块蓄冷剂冻结试验

1）将120 块蓄冷剂模块在常温状态下放入蓄冷剂冻结柜。

蓄冷剂模块分前后两层，上下六层进行摆放，蓄冷剂模块与模块之间留有一定的间隙但于冷风循环。图3为前层的摆放状态，后层摆放状态与前层一致。

图3 前层的摆放状态

2）柜内上下六层中心位置各设一个温度检测点。冻结柜设定-43 ℃。柜内有气流循环。

3）试验布置结束，关闭柜门，数据记录开始。

4）试验结果：8 h 后，各温度检测点温度均达到-29 ℃以下。试验数据如图4。

图4 试验数据

1.2.3 160 块蓄冷剂冻结试验

1）将160 块蓄冷剂模块在常温状态下放入蓄冷剂冻结柜。

蓄冷剂模块分前后两层，上下五层进行摆放，蓄冷剂模块与模块之间留有一定的间隙但于冷风循环。图5为前层的摆放状态，后层摆放状态与前层一致。

图5 前层的摆放状态

2）柜内上下五层中心位置各设一个温度检测点。冻结柜设定-43℃。柜内有气流循环。

3）试验布置结束，关闭柜门，数据记录开始。

4）试验结果：13.5 h 后，各温度检测点温度均达到-29 ℃以下。试验数据如图6。

图6 试验数据

2 试验数据

2.1 各试验数据整理如表1

表1 各试验数据

2.2 试验数据分析

从蓄冷剂模块的冻结速度来看，在同样的工况下，最底层的冻结速度最快，第一层的冻结速度最慢。

1）从蓄冷剂模块的冻结温度来看，在所有模块均达到冻结要求的前提下，第一层的温度最高，第五层的温度最低。

例如：在160 块蓄冷剂冻结试验中，当达到实验要求（冻结13.5 h）时，第一层温度为-31.03 ℃，第五层温度为-42.19 ℃。

2）从试验数据看，在冻结柜设定为-43 ℃的情况下，冻结120 块蓄冷剂模块用时8 h，冻结160 块蓄冷剂用时13.5 h。

3）在最初冻结的2 h 内，蓄冷剂由液态变为固态时降温速度很快，越接近蓄剂凝固点时降温速度越慢。

从以上数据看，蓄冷剂模块的冻结速度跟冻结柜设定温度、蓄冷剂摆放位置及蓄冷剂一次性冻结数量有关系。从蓄冷剂开始冻结直至完全冻结所需时间最长。

3 结论

通过对试验数据和结果的分析，得出以下结论：

1）在冬季气温比较低时，对蓄冷剂模块需求量比较少或使用频率比较低的情况下，可以将蓄冷剂冻结柜的温度设定在-38 ℃，这样即可以省电又能满足客户对蓄冷剂的需求；

2）在夏季气温比较高时，对蓄冷剂模块需求量比较大且使用频率比较高的情况下，则需要将蓄冷剂冻结柜的温度设定在-43 ℃，这样柜内蓄冷剂模块的数量可以摆放到120 块或160 块，客户可以根据实际使用频率进行选择。

3）在蓄冷剂模块的摆放时，要将刚刚放入的蓄冷剂模块尽量放在下层，这样可以减少冻结时间。

本研究旨在为蓄冷剂模块的实际应用提供实测数据。另外，本研究只针对一种规格的蓄冷剂模块进行了试验研究，其他规格的蓄冷剂模块的冻结情况还需要进一步研究，用更多的实测数据为客户的实际使用提供更多的依据。