臺灣博碩士論文加值系統

本研究旨在探討冷凍貨櫃內流場的電腦模擬，應用於果蔬貯藏時，貨櫃內部流場中對空櫃及堆疊木箱之變化情形，藉以瞭解速度與溫度場之分佈情形。其次以三菱重工所製造之40呎冷凍貨櫃作為實體的實驗，探討利用冷凍貨櫃作為貯藏運輸工具時，其製冷機組之降溫特性。同時利用流場模擬軟體FLUENT以數值分析的方法，對於空櫃及利用木箱內裝置電燈泡藉以模擬果蔬之呼吸熱並堆疊於貨櫃內部時，進行降溫特性曲線模擬實驗，最後將實驗結果與模擬結果進行比對，來探討該流場模擬軟體應用於冷凍貨櫃內流場分佈之分析是否適當，並作為日後冷凍貨櫃貯藏實驗之參考依據。
由實體實驗之動態降溫特性曲線，可以明顯發現，當冷凍貨櫃以冷凍模式（設定溫度為-18 ℃）進行空櫃製冷運轉時，發現當回風處溫度感測器到達設定溫度時，其貨櫃內部之溫度感測器均到達穩態，溫度約為-15.5 ℃，和設定溫度相差約2.5 ℃，當機組停止運轉時，其溫度均上升1-2 ℃。與電腦軟體模擬穩態後之溫度曲線作一比對，相當吻合。
當冷凍貨櫃以冷藏模式（設定溫度為2 ℃）進行模擬果蔬呼吸熱的製冷運轉時，發現貨櫃內部到達穩態時之溫度為4 ℃，與設定溫度差約2 ℃，且分佈性相當均勻，實驗時間若持續進行，仍無法達到2 ℃之果蔬冷藏的條件溫度。與電腦軟體模擬穩態後之溫度曲線作一比對，亦相當吻合。證明流場模擬軟體應用於冷凍貨櫃之適用性。

This study aimed to apply the computer simulation software in the flow field analysis of reefer container for the cold storage of fresh produce. The field distributions of both velocity and temperature were illustrated by the commercial computational fluid dynamics (CFD) package. Experiments were conducted on a 40-foot reefer container made by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. in order to be compared with the results from simulation. Scope of research was focused on the performance of cooling system in the reefer container when being utilized as a long-trip transportation vehicle. The FLUENT® was chosen as the means in flow field simulation. The cooling characteristic curves of empty container along with container piled up with wooden boxes were both analyzed numerically and experimentally. A 25W light bulb was instituted inside each wooden box to simulate the respiration heat generated by fresh produce. The temperature curves were carefully monitored to reveal the validity of FLUENT® software for flow field simulation of the container.

The dynamical cooling curves from experimental results showed that all temperature sensors in the container (“Frozen” mode) attained steady-state readings when the sensor at returning blown air reached set point (-18 C), yet were about 2.5 C lower than the set value (-15.5 C). The temperature would rise for 1-2 C when the cooling system ceased to function. Experimental results were in good agreement with the simulation. When the container was set at “Chill” mode (set temperature at 2 C), the steady-state temperature inside the reefer container was 4C which was steadily deviated from the set point by 2 C, and was in good agreement with the simulation results as well. Overalls, this study validate the application of CFD software in the reefer container. The findings should facilitate the future utilization in sea container shipment of fresh produce.

摘要
ABSTRACT
目錄
圖目錄表目錄
第1章 前言與研究目的
1.1 研究背景
1.2研究目的
第2章 流場模擬軟體應用於冷凍冷藏庫之文獻回顧
2.1果蔬保鮮之條件
2.2溫度分布均勻性對果蔬貯藏之影響
2.3冷凍貨櫃運送與裝載模式
2.4流場模擬應用於農業設施之適用性
第3章 冷凍冷藏原理分析
3.1冷凍貨櫃製冷機組之基本構造
3.2製冷機組系統之冷媒製冷循環
3.3製冷機組之運轉模式
3.3.1CHILL（冷藏）模式
3.3.2FROZEN（冷凍）模式
3.4果蔬呼吸熱之探討
3.5貯藏溫度與條件
3.5.1果蔬之儲藏溫度
3.5.2貯藏條件
3.6果蔬運輸包裝與裝載
3.6.1運輸包裝
3.6.2冷凍貨櫃內貨物之裝載
3.7傳熱原理
3.7.1傳導（Conduction)
3.7.2對流（Convection)
3.7.3輻射（Radiation)
3.8紊流流場模式
第4章 研究方法
4.1實驗設備
4.2數值模擬模型之架構
4.2.1數值格點之建立
4.2.2基本假設與邊界條件之設定
4.2.3數值模擬之方法
4.3冷凍貨櫃實驗分析測定
4.3.1空櫃量測實驗
4.3.2冷凍貨櫃模擬裝載果蔬之量測實驗
第5章 結果與討論
5.1冷凍空櫃之實驗結果
5.2堆放木箱之實驗結果
5.3冷凍空櫃之模擬結果
5.4堆放木箱之模擬結果
5.5綜合比較討論
第6章 結論與建議
參考文獻
作者簡介

1.方信雄（1992）冷凍貨物海上運送之研究。國立海洋大學航運管理研究所，163頁。
2.王正明（2002）我國冷凍食品的現況與發展。食品工業，34（4）：1-4。
3.王承孝（1997）冷凍貨櫃運送溫度管理之研究。國立海洋大學航運技術研究所，112頁。
4.石正中（1999）溫度管理對新世紀哈密瓜耐低溫性之影響。中國園藝，46（1）：73-82。
5.邵泰源（1994）冷凍貨櫃積載方式對溫度分佈之研究。國立海洋大學航海技術學系，151頁。
6.胡石政（1994）冷凍庫氣流模擬研究。中國冷凍空調雜誌，94（6）：95-102。
7.胡石政（1995）冷藏庫冷風分配之設計研究。能源資源與環境，8：20-26。
8.陳漢興、胡石政、郭儒家（1996）計算流體力學（CFD）軟體PHOENICS於冷凍工程中。中國冷凍空調雜誌，27：126-135。
9.陳添雄（2000）高濕度冷藏庫流場模擬試驗研究。國立屏東科技大學機械工程研究所，73頁。
10.陳庸夫（1984）貨櫃裝運。時報出版公司，199頁。
11.黃錦城（2000）冷凍食品之安定性。食品工業，32（12）：20-27。
12.黃錦城（2002）市售凍藏產品之溫度測定與品質之變化。食品工業，34（4）：25-36。
13.椎名武夫（1997）水果冷藏庫環境分析系統。冷凍，72（834）：46-49。
14.陽永明（2002）冷凍冷藏運輸車內氣流分佈最佳化之研究。國立台北科技大學冷凍與低溫科技研究所，102頁。
15.農學社（1988）果品貯藏與加工。武陵出版社，2-14。
16.劉兆仁（1995）組合式冷藏庫流場的量測與模擬。國立台灣大學農業機械工程研究所，112頁。
17.劉富文（1994）園產品採後處里及貯藏技術。行政院農委會台灣省政府農林廳，178頁。
18.鄭百邑（2003）冷凍貨櫃內考量食品最佳貯運品質之氣流模擬研究。國立台北科技大學冷凍空調工程系碩士論文，101頁。
19.鄭榮瑞、詹碧連、盧子淵（1991）甜玉米保鮮之研究－預冷條件之探討建立與應用。台灣省台南區農業改良場研究彙報，26：32-44。
20.盧福明（1986）農產加工工程學。茂昌圖書，台北，258-265。
21.錢明賽（1996）Extending the Shelf Life of Fresh Vegetables in Small Packing。食品工業發展研究所。
22.Amos, N. D. and Cleland,D. J. and Banks, N. H.（1993）Effect of pallet stacking arrangement on fruit cooling rates within forced-air pre-coolers. In “Cold chain refrigeration equipment by design.”, Proceedings of meeting of Commisions B1, B2, D1, D2/3. Palmerston North（New Zealand）, Nov. 15-18, P.P.232-241, I.I.F.- I.I.R.。
23.Bennahmias, R. and Maclot, P.（1992）in “I. I. F.-I. I. R. Control of the cold chain for quick-frozen foods handbook,1999”, P.P.21-26
24.Bojarski, G.（1999）“Marine container refrigeration advanced controlled atmosphere current status and technology for improvement”,20th International Congress of Refrigeration, Sydney, P.P.1-4。
25.Claus, R. W.（1983）“Analytical calculation of a single jet in cross-flow and comparison with experiment”. AIAA Paper.（83）：P.238。
26.Falconer, R. M.（1993）Cooling air distribution in a cheese store. In “Cold chain refrigeration equipment by design .”, Proceedings of meeting of commissions B1, B2, D1, D2/3. Palmerston North（New Zealand）,Nov. 15-18, P.P.406-413, I. I.F. - I.I.R.。
27.Haedenburg, R. E. and Watada, A. E. and Wang, C. Y.（1986） “The commercial storage of fruit, vegetables and florist and nursery stocks”. USDA Agriculture Handbook No. 66.
28.Han, H.（2002）“Prospective investigation of the refrigerated container transport in coming 21st century”, International Journal of Refrigeration, P.P.58-67。
29.Heap, R. D.（1985）“Temperature distributions in frozen and chilled commodities in insulated and refrigerated ISO containers”, I. I. F. - I. I. R. - Commissions, Florida, P.P.201-206。
30.Heap, R. D.（1989）“Design and performance of insulated and re frigerated ISO intermodal containers”, International Journal of Refrigeration, Vol.12 , P.P.137-145。
31.Hoang, M. L. and Verboven, P. and De Baerdemaeker, J. and Nicolai, B. M.（2000）“Analysis of the air flow in a cold store by means of computational fluid dynamics”, International Journal of Refrigeration, Vol.23 , P.P.127-140。
32.International Institute of Refrigeration（1995）“Guide to refrigerated transport”, Paris：International Institute of Refrigeration。
33.King, G. R.（1971）“Modern refrigeration practice ” P.P.320-327. McGraw-Hill Book Company.。
34.Mariotti, M. and Reach, G. and Romagnono, P.（1995）“Numerical study of air distribution in a refrigerated room”, 19th International Congress of Refrigeration, Processings Volume 2 , P.P.98-105。
35.Mercantila Publishers（1989）“Guide to Food Transport”, P.P.37-49。
36.Scott, E. P. and Heldman, D. R.（1990）“Simulation of Temperature Dependent Quality Deterioration in Forozen Foods”, J. Food Engineering, Vol.11, P.P.43-45。
37.Sinclair,J.（1999）Refrigerated Transportation,London：Witherby & Co.Ltd.。
38.Tso, C. H.（2000）“Advances in the refrigeration aspects of a shipping container”, JSME International Journal, Vol.43 , P.P.538-543。
39.Van Gerwen, R. J. M. and Van Oort, H.（1989）The use of fluid dynamics simulation model in cold store design. In“Cold chain refrigeration equipment by design.”, Proceedings of meeting of Commisions B2, Bristol（U. K.）, July , P.P.233-239, I.I.F.- I.I.R.。
40.Wang, H.（1991）“Modelling of a refrigerating system coupled with a refrigerated room”, Ph. D. Thesis, Delft University of Technology, Delft。
41.交通部高雄港務局營運實績－貨櫃裝卸量，未出版。2004年12月2日取自「交通部高雄港務局」：http://www.khb.gov.tw/www/intro/Performance/link.htm