Açık-tip soğutmalı gıda vitrinleri için, hava perdesi öncelikle kabinin içindeki ve dışındaki havayı ayırarak, dışarıdan ısının girmesini önlemede çok önemli bir rol oynar. Hava perdesi performansı aynı zamanda kabin içindeki sıcaklık ve hız dağılımını da önemli ölçüde etkiler. Araştırmacılar temel olarak iki konuya odaklanıyor: hava perdesi akışı ve ısı transfer mekanizmaları ve hava perdesi optimizasyonu.
1. Hava Perdesi Akışı ve Isı Transfer Mekanizmaları
Hava perdesi akışı ve ısı transfer mekanizmaları sadece hava perdesi çıkış hızı, sıcaklık ve başlangıçtaki türbülans yoğunluğu ile ilgili değildir, aynı zamanda mekansal kaldırma kuvveti ve dış çevresel faktörlerden de etkilenir, bu da etkileyen faktörleri oldukça karmaşık hale getirir. Hava perdesi nozuldan çıktıktan sonra iki bölgeye ayrılır: başlangıç bölümü ve ana akış bölümü. İlkinde merkezi akış hızı sabit kalırken ikincisinde merkezi akış hızı azalır. Her iki bölgenin başlangıç kesit uzunluğu ve girdap viskozitesi başlangıçtaki türbülans yoğunluğuyla yakından ilişkili olduğundan, dikey jetler için çözüm yapılırken bu iki farklı bölgenin dikkate alınması gerekir. Diğer araştırmacılar hava perdesi akışını üç farklı bölgeye ayırmışlardır: çıkış bölgesi, gelişme bölgesi ve hava dönüş bölgesi; sızdırmazlık yetenekleri sırayla azalmaktadır. İlk iki bölge esas olarak hava perdesi çıkış hızından etkilenirken, üçüncü bölge esas olarak hava perdesi dönüş hava çıkışının yapısından etkilenir. Çıkış bölgesinde hava perdesi akış hızı yüksek ve yönlüdür; gelişme bölgesindeki akışın başlangıç noktası ve yönü esas olarak çıkış bölgesinden etkilenir; ve dönüş havası bölgesindeki akış yönü, dönüş havası çıkışının emme etkisinin etkisi altında önemli ölçüde bozulur. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD), soğutma ekipmanının yapısını iyileştirmek ve iç akış alanını optimize etmek için etkili bir tekniktir ve akış bölgesi içindeki ayrıntılı sıcaklık ve akış alanlarının simülasyonuna olanak tanır. Bazı akademisyenler, CFD teknolojisini kullanarak soğuk hava deposu içindeki hava akışı organizasyon hızını ve sıcaklık dağılımını simüle etmiş, fan ayarlarının optimize edilmesi ve ürünlerin soğuk depoya yerleştirilmesi için teorik referanslar sağlamıştır. Zhao Xinxin ve diğerleri. frigorifik kamyon bölmelerindeki kılavuz rayların bölme içindeki sıcaklık dağılımı üzerindeki etkisini sayısal simülasyon yoluyla inceleyerek tek-evaporatörlü, çok sıcaklık bölgeli soğutmalı kamyonların performansını optimize etmek için teorik rehberlik sağladı.
Son yıllarda CFD teknolojisi soğutmalı vitrinlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yu Kezhi ve ark. dikey bir vitrinin hava perdesini sayısal olarak simüle etmek için iki-akışkan modeli kullandı. K-ε türbülans modeliyle karşılaştırıldığında bu modelin hesaplama sonuçları deneysel değerlerle daha tutarlıdır.
2. Hava Perdesi Optimizasyonu
Soğutmalı vitrinlerin performansını etkileyen ana parametreler arasında petek yapısı, hava perdesi yüksekliği, hava perdesi kalınlığı ve hava çıkış hızı yer almaktadır. Hava perdesinin hız dağılımı, türbülans yoğunluğu ve kalınlığı hava çıkışının yapısıyla yakından ilişkili olduğundan vitrin hava çıkışının yapısı hava perdesi performansını etkileyen önemli bir faktördür. Pratik uygulamalarda aşırı türbülans yoğunluğunu azaltmak için hava perdesi çıkışında sıklıkla bal peteği yapısı kullanılır. Uygun türbülans zayıflamasını sağlamak için, bal peteği yapısının uzunluğunun açıklığa oranı 10'dan büyük olmalıdır.
Kabinin üst hava beslemesinin oluşturduğu hava perdesi akış düzeni, hava besleme hızı, yükseklik, hava perdesi kalınlığı gibi faktörlerle ilgilidir. Hava perdesi yüksekliği 300 mm olduğunda rüzgar hızı en az 0,6 m/s'ye ulaşmalı; yükseklik 800 mm olduğunda 1/5 en-boy oranında stabil bir hava perdesi oluşturabilmek için rüzgar hızının 2 m/s'ye ulaşması gerekir. Hava perdesi kalınlığının arttırılması, hava perdesinin açık alanı kapatma kabiliyetini arttırabilir ancak aşırı hava perdesi kalınlığı, soğuk kaybına neden olacak ve soğutmalı vitrinin enerji tüketimini artıracaktır. Bu nedenle hava perdesi çıkışının kalınlığı genellikle 50 ila 80 mm arasında kontrol edilir. Bazı bilim adamları, hava perdesinin akış özellikleri üzerine sayısal simülasyonlar ve deneysel çalışmalar yürütmek için parçacık görüntülü hız ölçümünü ve kızılötesi görüntüleme teknolojisini de kullandılar ve hava perdesini optimize etmek için bazı etkili önlemler önerdiler. Cao ve ark. hava perdesinin ve onu çevreleyen havanın ısı transferini ve akışını sayısal olarak simüle etmek için iyileştirilmiş bir iki-akışkan modeli ve bir soğuk kayıplı iki-sıvı modeli kullandı, hava perdesini rasyonel bir şekilde optimize etti ve vitrin performansını artırdı.
Şu anda araştırmacılar ağırlıklı olarak soğutmalı vitrin dolaplarının hava perdesi performansına ilişkin mekanizmaların ve sayısal çalışmaların incelenmesine odaklanmaktadır. Ancak sayısal simülasyonun, hava perdesinin akış ve ısı transfer mekanizmalarını ve optimizasyon sürecini anlamada hala bazı sınırlamaları vardır. Literatürde geliştirilen jet modeli, laminer akış modeli, Reynolds stres modeli ve iki-akışkan modeli yalnızca ilgili özel koşullara uygulanabilir. Özellikle sayısal hesaplamalarda iki-boyutlu sabit-durum modelleri yaygın olarak kullanılır ve gerçek ortama daha yakın daha karmaşık durumları inceleyemez. Bu nedenle gelecekteki araştırmalarda araştırma yöntemlerinde ve deneysel planlarda daha fazla iyileştirme yapılmasına ihtiyaç vardır.
