食品冷藏陳列柜作為食品冷鏈中的末端設(shè)備，對保證食品品質(zhì)和安全起到了重要作用。食品冷藏陳列柜的種類和型式多種多樣，其中敞開式食品冷藏陳列柜不僅可以為食品提供合適的冷藏溫度，而且可以展示食品、美化購物環(huán)境、刺激消費(fèi)，經(jīng)多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為超市中*的設(shè)備。據(jù)不全完統(tǒng)計(jì)，超市食品冷藏陳列柜的能耗大約占到超市總能耗的50%左右，因此食品冷藏陳列柜的性能好壞，除對食品品質(zhì)有重要影響之外，對超市的節(jié)能也有著重要的影響。

對于敞開式食品冷藏陳列柜，風(fēng)幕主要是將柜內(nèi)外空氣隔開，對隔絕外界熱量的滲透有著重要的作用，同時(shí)風(fēng)幕性能對柜內(nèi)溫度和速度分布也有較大影響。研究者主要從風(fēng)幕流動及換熱機(jī)理和風(fēng)幕優(yōu)化兩個(gè)方面來展開。

1、風(fēng)幕流動及換熱機(jī)理

風(fēng)幕流動及換熱機(jī)理不僅與風(fēng)幕出口速度、溫度、初始紊流強(qiáng)度有關(guān)，同時(shí)還受空間湍浮力，柜外環(huán)境因素的干擾，影響因素比較復(fù)雜。風(fēng)幕從噴嘴流出后，分為初始段和主流段兩個(gè)區(qū)域，前者中心流的速度不變，后者中心流的速度在減弱。由于兩個(gè)區(qū)域的初始段長度和渦旋粘度都與初始紊流強(qiáng)度有密切關(guān)系，因此對垂直射流的求解，需要考慮這兩個(gè)不同區(qū)域。另有研究者將風(fēng)幕流動分為出口區(qū)、發(fā)展區(qū)和回風(fēng)區(qū)3個(gè)不同的區(qū)域，其封閉能力依次遞減，前2個(gè)區(qū)域主要受風(fēng)幕出風(fēng)口速度的影響，而第3區(qū)域主要受風(fēng)幕回風(fēng)口結(jié)構(gòu)的影響。其中出口區(qū)的風(fēng)幕流動速度高，方向性強(qiáng)，發(fā)展區(qū)的流動起始點(diǎn)和發(fā)展方向主要受出口區(qū)的影響，而回風(fēng)區(qū)在回風(fēng)口抽吸作用的影響下其流動方向會出現(xiàn)較大的扭曲。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）是用于改進(jìn)制冷設(shè)備結(jié)構(gòu)和優(yōu)化內(nèi)部流場的有效技術(shù)，可以模擬出流動區(qū)域內(nèi)精細(xì)的溫度場、流場等。一些學(xué)者通過CFD技術(shù)模擬了冷庫內(nèi)部氣流組織速度和溫度分布，為優(yōu)化風(fēng)機(jī)設(shè)置和冷庫內(nèi)貨物的擺放提供了理論參考。趙鑫鑫等通過數(shù)值模擬研究了冷藏車廂體導(dǎo)軌對廂內(nèi)溫度分布的影響，為單蒸發(fā)器多溫區(qū)冷藏車性能優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。

近些年來，CFD技術(shù)在冷藏陳列柜中已得到廣泛應(yīng)用。余克志等采用雙流體模型對立式陳列柜風(fēng)幕進(jìn)行了數(shù)值模擬，相比K－ε紊流模型，該模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值更加吻合。

2、風(fēng)幕優(yōu)化

影響食品冷藏陳列柜性能的主要參數(shù)包括蜂窩結(jié)構(gòu)、風(fēng)幕高度、風(fēng)幕厚度、出風(fēng)口速度等。而由于出風(fēng)口的速度分布、出風(fēng)口的紊流強(qiáng)度、風(fēng)幕厚度都與出風(fēng)口的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以陳列柜出風(fēng)口的結(jié)構(gòu)又是影響風(fēng)幕性能的主要因素。在實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)幕出風(fēng)口常采用蜂窩結(jié)構(gòu)來減弱過大的紊流強(qiáng)度，要想使紊流強(qiáng)度有適宜的衰減，其蜂窩結(jié)構(gòu)的長度與孔徑之比應(yīng)大于10。

柜體頂部送風(fēng)形成的風(fēng)幕流態(tài)與送風(fēng)速度、高度及風(fēng)幕厚度等因素有關(guān)，當(dāng)風(fēng)幕高度為300mm時(shí)，風(fēng)速至少達(dá)到0.6m/s，高度為800mm時(shí)，風(fēng)速需達(dá)到2m/s，這樣才能形成寬高比為1/5的穩(wěn)定風(fēng)幕。增大風(fēng)幕厚度，可以提高風(fēng)幕封閉敞口的能力，但風(fēng)幕厚度過大會造成冷量損失，增加冷藏陳列柜能耗，因此，風(fēng)幕出風(fēng)口的厚度通常控制在50~80mm。也有學(xué)者利用粒子圖像測速儀和紅外成像技術(shù)對風(fēng)幕流動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，提出了優(yōu)化風(fēng)幕的一些有效措施。Cao等利用改進(jìn)的雙流體模型和冷損雙流體模型對風(fēng)幕及其周圍空氣傳熱和流動進(jìn)行了數(shù)值模擬，對風(fēng)幕進(jìn)行了合理優(yōu)化，提高了陳列柜性能。

現(xiàn)研究者主要集中在對機(jī)理的研究和對冷藏陳列柜風(fēng)幕性能數(shù)值的研究，然而對數(shù)值模擬對于風(fēng)幕流動及換熱機(jī)理和優(yōu)化過程的認(rèn)識還具有一定的局限性，文獻(xiàn)中所開發(fā)的射流模型、層流模型、雷諾應(yīng)力模型、雙流體模型等只適用于各自特定的條件。特別地，數(shù)值計(jì)算時(shí)習(xí)慣采用二維穩(wěn)態(tài)模型，不能對更加接近實(shí)際環(huán)境的復(fù)雜情況進(jìn)行研究，因此在以后的研究中需要進(jìn)一步改進(jìn)研究方法與試驗(yàn)方案。

2、環(huán)境溫濕度對冷藏陳列柜的性能影響

室內(nèi)環(huán)境溫濕度的變化，既影響柜內(nèi)的溫濕度特性，又影響柜體制冷系統(tǒng)運(yùn)行的功率消耗。。在冷藏陳列柜的所有熱負(fù)荷中，滲透熱負(fù)荷所占比例大，它主要是通過風(fēng)幕出口射流與柜外環(huán)境空氣間的熱濕交換引起，環(huán)境空氣的溫度和相對濕度不僅對冷藏陳列柜熱負(fù)荷影響較大，而且會影響柜內(nèi)的食品包溫度。對于臥式敞開式冷藏陳列柜，環(huán)境溫度每升高1℃，食品包溫度平均升高0.1~0.3℃，濕度每升高20%，其溫度平均升高0.1~0.7℃。張文慧等研究了減濕預(yù)冷器對風(fēng)幕送回風(fēng)狀態(tài)的影響，結(jié)果表明風(fēng)幕回風(fēng)溫度降低5℃，內(nèi)層風(fēng)幕的送、回風(fēng)相對濕度基本保持不變，外層風(fēng)幕的送風(fēng)相對濕度由69%下降到60%，外層風(fēng)幕的回風(fēng)焓值降低21.4%，風(fēng)幕回風(fēng)溫度和焓值的降低可以有效減小陳列柜熱負(fù)荷。傅濤等對陳列柜有無節(jié)能簾進(jìn)行對比試驗(yàn)得出，在有節(jié)能簾條件下，陳列柜內(nèi)平均相對濕度與無節(jié)能簾相比升高了5.74%，平均溫度減小了0.43℃，從而節(jié)能簾可有效降低柜內(nèi)相對濕度和溫度的波動幅度。因此，在超市非營業(yè)時(shí)間段應(yīng)拉上節(jié)能簾，減小柜外環(huán)境對柜內(nèi)食品溫度分布的影響。

食品冷藏陳列柜柜外環(huán)境溫濕度對柜內(nèi)溫度分布、速度分布和陳列柜熱負(fù)荷都有很大的影響。當(dāng)環(huán)境溫度和相對濕度降低時(shí)，陳列柜的耗電量會有所減小，但是會使超市空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷增大，因此存在一個(gè)溫度值和相對濕度值使食品冷藏陳列柜和超市空調(diào)系統(tǒng)的總耗電量小，還需要進(jìn)一步深入研究。