Η εσωτερική δομή μιας ψυκτικής βιτρίνας επηρεάζει σημαντικά τη ροή αέρα και την κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στο ντουλάπι. Οι ερευνητές έχουν κυρίως αναλύσει τις επιπτώσεις της βελτιστοποίησης του πίσω πλαισίου και των ραφιών στην κατανομή της θερμοκρασίας και τη ροή του αέρα.
1. Επιρροή της δομής του πίσω πίνακα
Σε μια ντουλάπα με ψύξη, ένα μέρος του κρύου αέρα κατευθύνεται στην κουρτίνα αέρα, ενώ ένα άλλο μέρος παραδίδεται στο εσωτερικό του ντουλαπιού μέσω του πίσω πλαισίου για να κρυώσει τα τρόφιμα. Μια παράλογη κατανομή της ροής αέρα μεταξύ αυτών των δύο διαδρομών αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας της βιτρίνας του ψυγείου. Η ανεπαρκής ροή αέρα από το πίσω πλαίσιο μπορεί να αυξήσει τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής συσκευασίας τροφίμων και να αποδυναμώσει την ικανότητα της κουρτίνας αέρα να αντιστέκεται στην εξωτερική διείσδυση θερμότητας. Η προσαρμογή του ρυθμού διάτρησης του πίσω πίνακα μπορεί να βελτιώσει την ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας μεταξύ των στρωμάτων του ντουλαπιού. Ο ρυθμός διάτρησης του πίσω πλαισίου συνήθως ελέγχεται μεταξύ 1% και 2%. 70% έως 80% της ροής αέρα του πίσω πλαισίου εισέρχεται στον αεραγωγό επιστροφής της κουρτίνας αέρα. Στα κάτω ράφια, η κουρτίνα αέρα πυκνώνει αλλά η έντασή της εξασθενεί, απαιτώντας ροή αέρα από το πίσω πλαίσιο για να ψύχει τις εξωτερικές συσκευασίες τροφίμων και να αντιστέκεται αποτελεσματικά στη διείσδυση θερμότητας. Αν και η αντίσταση της αεροκουρτίνας στη διείσδυση θερμότητας είναι σημαντική, η επίδραση του ρυθμού διάτρησης του πίσω πλαισίου στην εσωτερική κατανομή θερμοκρασίας του ντουλαπιού δεν μπορεί να αγνοηθεί. Όταν η αναλογία ροής αέρα μεταξύ της κουρτίνας αέρα και του πίσω πλαισίου διατηρείται στο 30% έως 70%, συμβάλλει στη διασφάλιση της σταθερότητας της αεροκουρτίνας του ντουλαπιού και της ομοιομορφίας των πεδίων ταχύτητας και θερμοκρασίας μέσα στο ερμάριο. Οι Wu et al. ανέλυσε την επίδραση του ρυθμού και της θέσης διάτρησης του πίσω πάνελ στη θερμοκρασία των εσωτερικών και εξωτερικών συσκευασιών τροφίμων στο ντουλάπι, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η λογική προσαρμογή της θέσης διάτρησης του πίσω πλαισίου μεταξύ των ραφιών κάθε στρώσης είναι ευεργετική για ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας εντός του ντουλαπιού. Πρότειναν ένα βελτιωμένο μοντέλο, υποδεικνύοντας ότι όταν ο ρυθμός διάτρησης του πίσω πλαισίου είναι μεταξύ 2% και 3% και η ροή αέρα είναι περίπου 30%, το σύστημα του ψυγείου της βιτρίνας αποδίδει καλύτερα.
2. Επιρροή της δομής του ραφιού
Η διάταξη των τροφίμων στο εσωτερικό της βιτρίνας του ψυγείου, το πλάτος των ραφιών και η θέση τοποθέτησής τους επηρεάζουν τη ροή του αέρα μέσα στο ντουλάπι και τη σταθερότητα της ροής της κουρτίνας αέρα. Η αλλαγή της τυπικής οριζόντιας διάταξης των τροφίμων στα σούπερ μάρκετ σε μια κλιμακωτή διάταξη μπορεί να μειώσει τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του μπροστινού και του πίσω μέρους των τροφίμων σε κάθε ράφι. Το μέγεθος και η θέση των ραφιών στο εσωτερικό του ντουλαπιού έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην κατανομή της θερμοκρασίας, στο μοτίβο ροής αέρα και στο θερμικό φορτίο εντός του ντουλαπιού. Η παρουσία ραφιών μπορεί να επεκτείνει το εύρος του αριθμού Richardson που εξασφαλίζει σταθερή ροή αέρα και βελτιώνει τη σταθερότητα της ροής αέρα. Για την αντιμετώπιση των προβλημάτων της κακής απόδοσης μεταφοράς θερμότητας και της ανομοιόμορφης κατανομής της θερμοκρασίας στα συνηθισμένα ράφια, οι ερευνητές πρότειναν τη βελτιστοποίησή τους χρησιμοποιώντας κοίλα ράφια και την προσθήκη σωλήνων θερμότητας στα ράφια. Οι Clodic et αϊ. σχεδίασε ένα κοίλο ράφι με δυνατότητες ανταλλαγής θερμότητας και το συνέδεσε με το κανάλι ψυχρού αέρα. Ο νέος σχεδιασμός του κοίλου ραφιού βελτίωσε αποτελεσματικά την κατανομή της ροής αέρα στο εσωτερικό του ντουλαπιού και ενίσχυσε την ομοιομορφία της κατανομής της θερμοκρασίας. Ωστόσο, λόγω της πολύπλοκης δομής αυτού του ραφιού, επηρεάστηκε σημαντικά η ευελιξία της εγκατάστασης του ραφιού και το κόστος.
Κατά τη χρήση ντουλαπιών ψύξης τροφίμων, παρουσιάζεται το πρόβλημα της διαρροής κρύου αέρα από την αεροκουρτίνα, ειδικά όταν η ταχύτητα εξόδου της κουρτίνας αέρα είναι πολύ υψηλή. Μια μεγάλη ποσότητα κρύου αέρα διαρρέει από το ντουλάπι στο άνοιγμα επιστροφής της κουρτίνας αέρα, με αποτέλεσμα τη σπατάλη ενέργειας και την ενόχληση των αγοραστών, δημιουργώντας ένα εφέ κρύου διαδρόμου. Η έρευνα σχετικά με τη δομή του ντουλαπιού των ντουλαπιών ψύξης επικεντρώνεται γενικά στο πίσω πλαίσιο, τα ράφια και την έξοδο της κουρτίνας αέρα, ενώ υπάρχει λιγότερη έρευνα για τη δομή ανοίγματος επιστροφής αεροκουρτινών. Επομένως, η συνολική εξέταση της επίδρασης παραγόντων όπως το πίσω πλαίσιο, τα ράφια, η έξοδος της κουρτίνας αέρα και το άνοιγμα επιστροφής της κουρτίνας αέρα στην απόδοση των βιτρινών ψύξης τροφίμων έχει μεγάλη ερευνητική σημασία.
