Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Energieffektiv kylning av frukt: Studier och simuleringar av forcerad luftkylning i en Californiatunnel för minskad elanvändning
Karlstad University, Faculty of Technology and Science, Department of Energy, Environmental and Building Technology.
2013 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Energy efficient cooling of fruit : Studies and simulations of forced air cooling in a California tunnel for reduced electricity use (English)
Abstract [sv]

Varje dag köper människor frukt och grönsaker. Ett problem med dessa produkter är att de sällan är lokalt odlade och därmed ofta genomgått långa transporter. Eftersom frukter är en färskvara blir de lätt förstörda och ruttnar under en lång transport. Det mest kostnadseffektiva sättet att förlänga frukts hållbarhet är genom kylning. Eftersom det är önskvärt att frukt och grönt är i samma tillstånd som om de vore nyskördade är det viktigt att de kyls ned till sin optimala temperatur så fort som möjligt efter att de skördats. Den mest utbredda nedkylningsmetoden är forcerad luftkylning.

Examensarbetet har gjorts i samarbete med Billerud Fresh Services AB. Företaget har som mål att genom förbättrade förpackningslösningar med papper som råvara minska svinnet av frukt och grönt och därmed förbättra såväl den ekonomiska som miljömässiga effektiviteten genom hela värdekedjan, ända från skörd och kylning till dess att frukten ligger i butikshyllan.

Studiens syfte är att undersöka hur lådans och Californiatunnelns utformning påverkar fläktens elanvändning vid forcerad luftkylning och hur den kan minskas. Kan energibehovet vid sådan luftkylning sänkas kommer koldioxidutsläppen och kostnaden vid kylprocessen minska. Detta leder i sin tur till att odlare kommer att kunna ha råd till en fullständig kylprocess och förlusterna från frukt som blivit dålig på grund av för dålig kylning kommer att minska. Därigenom höjs värdet på hela fruktens värdekedja och ökningen av växthusgaser dämpas.

Målet med studien är att beskriva hur kylningens homogenitet och hur fläktens effektbehov vid forcerad luftkylning av frukt och grönt beror av lådans och Californiatunnelns utformning.

Genom simuleringar i COMSOL Multiphysics 4.3 har öppningsgradens inverkan på tryckfallet studerats. Simuleringar i COMSOL har även gjorts för att uppskatta hur flödet varierar mellan lådorna i en Californiatunnel och hur denna tunnel kan modifieras för att ge en mer homogen kylning. Experiment har utförts för att jämföra kylningens homogenitet i en befintlig låda och en ny låda som utformats för att ge upphov till ett uniformt luftflöde.

Resultatet av experimentet visade att kylningens homogenitet kunde ökas genom att ändra lådans utformning och därigenom minskar elanvändningen. Simuleringen av Californiatunneln visade att en modifierad tunneluppställning kunde minska flödesskillnaden mellan lådorna från att vid en klassisk uppställning vara 60 % till att bli mindre än 1 %. Detta gör att homogeniteten ökar och elenergi kan sparas. Resultatet av simuleringarna visade att om lådans öppningsgrad halveras kommer fläktens effekt behöva fyrdubblas. Därför är det viktigt vid utformandet av en låda att öppningsgraden är hög om elanvändningen ska kunna vara låg.

Abstract [en]

Every day people buy fruit and vegetables. A problem with these produces is that they are usually not locally grown, but they have often undergone long journeys. Because fruit is perishable, they easily become damaged and rot during a long transport. The most cost effective way to extend the shelf life of fruit is by cooling it. Since it is desirable that fruits are in the same state as if they were freshly harvested, it is important that they are cooled to their optimum temperature as quickly as possible after they have been harvested. The most common pre-cooling method is forced air cooling.

The work has been done in collaboration with Billerud Fresh Services AB. The company's goal is to reduce wastage of fruits and vegetables through improved packaging solutions, with paper as raw material, thereby improving both the economic and environmental efficiency throughout the value chain, from harvesting and cooling until the fruit is on the store shelf.

The purpose of this study is to investigate what effects the use of electricity in forced-air cooling and how it can be reduced. If the energy use during the air-cooling could be reduced, then carbon emissions and economical cost of the cooling process can be reduced. This allows growers to be able to afford a complete cooling process and the losses from fruit that has been damaged due to bad cooling will decrease. This increases the value of the fruit value chain and suppresses the increase of greenhouse gases.

The aim of this study is to describe how the cooling homogeneity and the fan energy power during forced air cooling of fruits and vegetables depends on the box and the California Tunnel design.

By simulations in COMSOL Multiphysics 4.3, the impact of the vent hole ratio on the pressure drop is studied. Simulation in COMSOL has also been made to estimate how the flow varies between boxes in a California Tunnel and how this tunnel can be modified to provide a more homogeneous cooling. Experiments have been conducted to compare the cooling homogeneity in an existing box and a new box designed to create a uniform air flow.

The results of the experiment showed that the cooling homogeneity could be increased by changing the box design, thereby reducing electricity consumption. The simulation of the California tunnel showed that a modified tunnel arrangement could reduce the airflow difference between the boxes from that at a classic arrangement being 60 % to be less than 1 %. This allows the homogeneity to increase and electricity can be saved. The results of the simulations showed that if the vent hole ratio is halved, the fan energy demand will increase fourfold. Therefore it is important that, when designing a box, the vent hole ratio is high for electricity use to become low.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 36 p.
Keyword [sv]
Forcerad luftkylning, fruktlåda, California tunnel
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-28738Local ID: EM:2OAI: oai:DiVA.org:kau-28738DiVA: diva2:643184
External cooperation
Billerudkorsnäs AB
Subject / course
Energy Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-08-29 Created: 2013-08-26 Last updated: 2013-08-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Search in DiVA

By author/editor
Bäcklin, Daniel
By organisation
Department of Energy, Environmental and Building Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 42 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link