上下インパクト式急速冷凍機の冷凍効果をさらに最適化するために、本研究は静圧室の寸法が4 m×1.5 m×2 mの実体急速冷凍機を基盤とし、入口圧力を190 Pa、入口体積流量を2.64 m3/sに一定としたまま、4 m×1.5 m×1.5 m、4 m×2 m×1.5 m、4 m×2 m×2 m、4 m×2.5 m×1.5 m、4 m×2.5 m×2 mの5種類の異なる静圧室寸法を提案した。CFDを用いて静圧室の寸法変化が急速冷凍機内部の流れ場に与える影響をシミュレーションし、急速冷凍機ノズル出口の風速、鋼帯表面の気流ベクトル分布、鋼帯表面の熱伝達強度および熱伝達均一性などの観点から静圧室内の熱伝達特性を総合的に分析した。結果は、静圧室入口流量が同じで圧力が変わらない場合、4 m×1.5 m×1.5 mの出口風速のみが元の寸法の出口風速とほぼ変わらず、他の寸法の出口風速はやや低いが変化幅は顕著ではないことを示した。しかし、この寸法の熱伝達強度および熱伝達均一性は4 m×2.5 m×1.5 mおよび4 m×2.5 m×2 mよりもかなり劣っている。また、静圧室寸法が4 m×2 m×2 mの熱伝達強度は4 m×1.5 m×2 mの熱伝達強度より約4.85％高いが均一性が悪く、優れた設計とは言えない。4 m×2.5 m×1.5 mおよび4 m×2.5 m×2 mの熱伝達強度はそれぞれ177.76および177.39で、元の寸法の鋼帯表面熱伝達強度より約6.81％および6.59％高く、均一性も最良である。これらの要素を総合的に考慮すると、4 m×2.5 m×1.5 mおよび4 m×2.5 m×2 mは出口風速、熱伝達強度および均一性の面で5つの寸法の中で最適な設計であることが分かる。

冷凍食品; 衝撃式急速冷凍技術; 静圧室; 計算流体力学