상하 임팩트식 급속 냉동기의 냉동 효과를 더욱 최적화하기 위해, 본 논문은 정압실 크기가 4 m×1.5 m×2 m인 실체 급속 냉동기를 기반으로 하였으며, 유입구 압력을 190 Pa, 유입구 체적 유량을 2.64 m3/s로 고정하였다. 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 등 5가지 서로 다른 정압실 크기를 제안하였다. CFD를 통해 정압실 크기 변화가 급속 냉동기 내부 유동장에 미치는 영향을 시뮬레이션하였으며, 급속 냉동기 노즐 출구 풍속, 강판 표면 기류 벡터 분포, 강판 표면 열전달 강도 및 열전달 균일성 등을 종합적으로 분석하여 정압실 내부 열전달 특성을 평가하였다. 결과는 정압실 입구 유량이 동일하고 압력이 변하지 않는 상황에서 4 m×1.5 m×1.5 m 크기의 출구 풍속만 원래 크기 출구 풍속과 큰 차이가 없으며, 나머지 크기의 출구 풍속은 다소 작지만 그 변화 폭은 크지 않음을 보여주었다. 그러나 해당 크기의 열전달 강도와 열전달 균일성은 4 m×2.5 m×1.5 m 및 4 m×2.5 m×2 m 보다 훨씬 낮았다. 또한, 정압실 크기 4 m×2 m×2 m의 열전달 강도는 4 m×1.5 m×2 m보다 약 4.85% 높지만 균일성이 떨어져 최적 설계가 되기 어렵다. 4 m×2.5 m×1.5 m 및 4 m×2.5 m×2 m의 열전달 강도는 각각 177.76과 177.39에 달하며, 원래 크기의 강판 표면 열전달 강도보다 약 6.81%와 6.59% 높고 균일성 또한 가장 우수하다. 앞서 언급한 요소들을 종합했을 때 출구 풍속, 열전달 강도 및 균일성 측면에서 4 m×2.5 m×1.5 m 및 4 m×2.5 m×2 m이 5가지 크기 중 최적 설계임을 알 수 있다.

냉동 식품; 임팩트 급속 냉동 기술; 정압실; 전산 유체 역학