冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响.pdf

第 50 卷第 4 期渔 业 现 代 化Vol.50 No.42023 年 8 月FISHERY MODERNIZATIONAug.2023DOI:10.3969/j.issn.1007-9580.2023.04.003收稿日期:2022-12-21基金项目:国家重点研发计划项目(2019YFD0901802)作者简介:欧阳杰(1983),男,副研究员,研究方向:水产品加工技术与装备。E-mail:ouyangjie 通信作者:赵日晶(1989),男,副教授,研究方向:制冷与低温工程。E-mail:zhaorijing.4 冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响欧阳杰1,3,沈 建1,3,郭文华2,孙鑫宇2,赵日晶2,黄 东2(1 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所,上海 200092;2 西安交通大学能源与动力工程学院,陕西 西安 710049;3 海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心,大连工业大学,辽宁 大连 116034)摘要:为探明冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响,以小黄鱼为研究对象,通过数值模拟和试验验证,研究了送风孔板的排布方式、送风孔板孔径和鱼体中心距上下送风孔板的距离对鱼体冻结效率的影响,分析了不同送风孔板排布方式、送风孔板孔径及送风距离下鱼体的温度分布及中心温度变化情况。结果显示:上下送风孔板交错排布避免了两侧风的对冲损耗,使得冻结速率最高、冻结时间最短;送风孔板孔径的增加有效减小了第二阶段的鱼体冻结和第三阶段的鱼体降温时间;上下孔板距鱼体中心的距离越短,冻结时间越短。研究表明:筛选出适宜的送风孔板结构和参数,可为水产品冷冻提供新的工艺指导,为冲击式速冻机的优化设计提供技术参考。关键词:送风孔板;冻结特性;冲击式速冻;数值模拟;小黄鱼;水产品加工 中图分类号:S969;TK263.4 文献标志码:A 文章编号:1007-9580(2023)04-0021-009 相比于传统的速冻机,冲击式速冻机有着冻结时间短、能耗低的优点,逐渐成为速冻行业的主流设备1-2。气流喷射是冲击式速冻的关键技术,主要是因为气流通过不同类型的喷口结构后速度增加,可有效缩短冻品的冻结时间3-6。喷口的结构会影响气流组织的均匀性和换热效率,实际生产中,比较常见的喷口结构主要有送风孔板、条缝喷口、圆漏斗喷口等7。国外关于不同类型的喷口结构对传热特性的影响研究较多。Bijarchi 等8研究发现喷嘴的喷射速度和对流换热速率随雷诺数的增加而增加,喷射距离的增加虽然导致了对流换热速率的减小,但可使换热较为均匀;Xu 等9 研究发现螺旋喷射有助于提升目标面的对流换热系数,且换热效率随螺旋角的增加而增加;Tepe 等10-11研究发现延伸喷射孔有助于增加带有肋片的粗糙表面和水平表面的努赛尔数(Nu)。Yang 等12研究了圆形、喷嘴和 2D 轮廓喷嘴下的喷射对流换热特性,发现在喷嘴出口和自由表面之间存在一个 Nu 峰值的滞止区,圆形喷嘴和 2D 轮廓喷嘴在此达到最大湍流强度;Fenot 等13研究发现对流换热受阻塞比(Dint/D)和喷射高度(H/D)的影响。Chang 等14研究发现带有凹槽的表面有助于提升传热性能;Yadav等15研究了带有 3 种不同孔口直径下的送风孔板的传热特性,发现 Nu 随喷嘴直径的减小而增大;Ingole 等16研究了圆形倾斜射流换热特性,发现平均 Nu 取决于射流的倾角,且平均 Nu 随射流倾角的减小而减小;Ahmed 等17研究了一种新型的反向射流冲击传热,发现将喷嘴延伸至横流通道能显著降低横流的影响、提高平均 Nu;Youn等18研究发现优化送风孔板的排列可以提升换热效率,尤其拓展喷口可以减弱横流来提升传热效率;Makatar 等19研究了送风孔板阵列下冲击射流的传热特性,得到了关于喷射距离、喷射间距和喷射雷诺数(Re)的关系式。国内也有较多关于喷口形状、结构对冻机内部换热特性影响的研究,优化形成了相关的工艺和结构参数20-26。上述研究多集中在喷口结构对于速冻机内部流场和温度场的影响,而关于喷口结构对于冻品(尤其是鱼类)冻结效率的研究较少。渔 业 现 代 化2023 年本研究以小黄鱼为研究对象,建立了冻品内部的冻结模型,通过数值模拟和试验研究送风孔板的排布方式、送风孔板孔径和鱼体中心距上下送风孔板的距离对鱼体冻结效率的影响,筛选出适宜的送风孔板结构和参数,为水产品冷冻提供新的工艺指导,为冲击式速冻机的优化设计提供技术支撑。1 材料与方法1.1 材料与仪器冰鲜小黄鱼,由浙江兴业集团有限公司提供,每条质量 80100 g,泡沫箱加冰运输至实验室。冲击式速冻机(MJN700-0818,冰轮环境技术股份有限公司);热线风速仪(TESTO-425,德图仪器);热电偶(T 型,精度0.1,开普森电子有限公司)。1.2 方法1.2.1 数值模拟1.2.1.1 物理模型本研究主要集中于送风孔板对于鱼体冻结过程的影响,不考虑速冻机的运转情况,因此只对单个鱼体进行建模,按照实际的冲击式速冻设备对模型尺寸进行设计。将上下表面定义为上下两侧的送风口,四周定义为出风口。送风孔板分别置于上下送风口与鱼体之间的位置,其中上送风孔板距离鱼体中心为 h1(h1可取 80 mm、100 mm),下送风孔板距离鱼体中心为 h2(h2可取 35 mm、55 mm),如图 1a 所示。送风孔板的孔径为 D(D可取 6 mm、8 mm 和 10 mm),孔间距 26 mm。鱼体的尺寸细节如图 1b 所示。图 1 鱼体及周围流体域模型和鱼体尺寸细节图Fig.1 Fish and surrounding fluid domain model and detailed size of fish1.2.1.2 数学模型鱼体表面受到高速冷空气喷射对流换热,鱼体内部伴随着凝结相变过程。假设空气为不可压缩牛顿型流体、空气的物性为常数。鱼体内部凝结过程中体积膨胀和黏性耗散忽略不计。则描述数学模型的连续性、动量和能量方程如下:连续性方程:ux+vx+wx=0(1)x 方向的动量方程:ut+(uu)x+(uv)y+(wu)z=-px+x(+t)2ux()+y(+t)uy+vx()+z(+t)uz+wx+Sx(2)y 方向的动量方程:vt+(uv)x+(vv)y+(wv)z=-py+x(+t)vx+uy()+y(+t)2vy()(+22第 4 期欧阳杰等:冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响 z(+t)vz+vx()+Sy(3)z 方向的动量方程:wt+(uw)x+(vw)y+(ww)z=-py+x(+t)wx+uy()+y(+t)wy+vz()+z(+t)2wz()+Sz(4)能量方程:Ht+(uH)x+(vH)y+(wH)z=xP+tT()Tx+yP+tT()Ty+zP+tT()Tz(5)k-方程:(uk)x+(vk)y+(wk)z=x+tk()kx+y+tk()ky+z+tk()kz+Gk-(6)(u)x+(v)y+(w)z=x+tk()x+y+tk()y+z+tk()z+k(c1Gk-c2)(7)式(2)(4)中,S 表示源项,定义如下27:Sx=(1-)23+AmuSy=(1-)23+AmvSz=(1-)23+Amw(8)式(8)中,为液相分数,其与温度的关系如下所示,其中 Ts和 TL分别为固相和液相温度28。=0 T Ts(T-Ts)/(Tl-Ts)Ts T Tl1 T Tl(9)总焓 H 等于显热 h 和潜热 H 之和,即H=h+Hh=href+TTrefcPdTH=L(10)1.2.1.3 边界条件及模型参数上下采用速度入口条件,其中上入口的速度为 2 m/s,下入口速度为 1 m/s,送风温度为236.15 K。其中上下送风风速是根据风机风量和风口面积确定的,此冲击式速冻机中每台风机的风量为 12 000 m3/h。四周采用自由出流条件。鱼体的初始温度为 292.15 K。模拟在瞬态条件下选用有限体积法求解,时间步长为 0.5 s。采用焓-多孔度方法29模拟鱼体冻结过程和追踪固液相面,固液糊状区常数 Am取值为 105 kg/(m3s)。利用 PISO 算法耦合速度和压力,利用 PRESTO 算法处理压力修正方程,动量和能量方程通过 QUICK 差分法处理。动量、能量和压力关联方程的松弛因子分别为 0.7、0.5、0.3。鱼体的物性参数为:=998 kg/m、=8.910-4 Pa、Cps|Cpl=2 100 4 179 J/(kgK)、ks|kl=2.2|0.6 W/(mK)、Ts|TL=271.65 K、L=335 000 J/kg、=2.110-4 K-1。为研究网格数和时间步长对计算精度的影响,选取 4 种不同网格数(包括 100 000、200 000、400 000 和 800 000)的结构化六面体网格和 3 种不同的时间步长(0.1、0.5 和 1.0 s)进行分析。表 1 给出了上下送风孔板对称排布,孔径为 8 mm时,不同网格数和不同时间步长情况下计算的冻结时间。可以看出,网格数由 100 000 增加到400 000,冻结时间偏差从 7.6%降低到 1.5%;时间步长由 1 s 减小到 0.1 s,冻结时间偏差由32渔 业 现 代 化2023 年3.8%降低到 0.8%;故同时考虑计算精度和速度,网格数采用 400 000、时间步长采用 0.5 s。表 1 网格数和时间步长对计算精度的影响Tab.1 Effects of grid number and time step on accuracy ofnumerical simulation网格数冻结时间/s偏差/%时间步长/s冻结时间/s偏差/%100 0006107.61.06303.8200 0006353.80.56500.8400 0006501.50.1655基准800 000660基准1.2.2 试验验证设计上下冲击式试验台,测试了小黄鱼中心温度随时间的变化,如图 2 所示。该试验台主要由离心风机、静压箱、上下送风孔板和网带组成。冷空气被离心风机吸入静压箱内,通过上下孔板后喷射到小黄鱼的表面。上送风孔板距离小黄鱼50 mm,下送风孔板距离小黄鱼 20 mm,且上下送风孔板对称。利用热线风速仪测量距离上孔板120 mm 和距离下孔板 60 mm 处的风速。数值模拟中上下风速设置与其保持一致。利用热电偶测量小黄鱼的中心温度,利用温度采集仪检测鱼体中心温度随着时间的变化。待鱼体中心降到-18时,视为冻结完成。图 2 上下冲击式试验台及小黄鱼冻品Fig.2 Impingement quick-freezing test and yellow fish 小黄鱼中心温度随时间变化的试验和模拟值的对比如图 3 所示。KTQ#,图 3 小黄鱼中心温度随时间变化的试验和模拟值的对比 Fig 3 Comparison of fish center temperature with time between numerical simulation and experimental results 图 3 对比了试验测试和数值模拟的小黄鱼中心温度随时间的变化,可以看出试验测试小黄鱼的冻结时间为 649 s,数值模拟得到小黄鱼的冻结时间为 600 s,模拟相对偏差为 7.55%,验证了数值模拟方法的准确性。2 结果与讨论2.1 不同送风孔板的排布方式对冻结特性的影响送风孔板的排布方式对鱼体的冻结特性有较大的影响,研究了只有上送风孔板、上下送风孔板对称和上下送风孔板交错 3 种不同的排布方式下的鱼体冻结特性。图 4 表示 3 种不同排布方式下鱼体中心温度随时间的变化。从图 4 中可以看出,鱼体的速冻分为 3 个阶段,第 1 阶段是初温到冰点的显热释放阶段(初温271.65 K)。第 2 阶段是鱼体从冰点降到中心温度为 268.15 K,此过42第 4 期欧阳杰等:冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响程80%水分被冻结成冰晶。第3 阶段是鱼体中心温度由 268.15 K 降到 255.15 K 30。只有上送风孔板、上下孔板对称和上下孔板交错布置时鱼体冻结(从初始温度 278.15 K 冷冻到 255.15 K)所需的时间分别为 800 s、650 s 和 540 s。上下孔板交错布置时的速冻时间最短,比只有上送风孔板和上 下 孔 板 对 称 布 置 时 减 少 了 32.50%和16.92%。上下孔板交错排布时冻结时间的减小主要体现在第 2 阶段,鱼体内部水分冻结为冰晶的时间缩短,这一现象可通过鱼体内部的液相分数随时间的变化来表征。KTQ#,图 4 3 种不同排布方式下鱼体中心温度随时间的变化Fig.4 Evolution of fish center temperature with time for three different orifice plate arrangement图 5 表示 3 种不同排布方式下鱼体内部液相分数随时间的变化。液相分数为 1.0 时表示鱼体内部的水分没有冻结生成冰晶,为 0.0 时表示水分全部冻结成为冰晶。鱼体中心温度由冰点降到268.15 K,只有上送风孔板、上下孔板对称和上下孔板交错排布所需的时间分别为 643 s、509 s 和402 s。结果表明上下孔板交错布置有助于鱼体快速通过最大冰晶生成阶段。1.00.80.60.40.20.0KT,图 5 3 种不同排布方式下鱼体内部液相分数随时间的变化Fig.5 Evolution of fish liquid fraction with time for three different orifice plate arrangement图 6 为 3 种不同排布方式下鱼体温度和液相分数云图,选取的时刻分别为 90 s、240 s、390 s 和540 s。从图中可以看出 3 种排布方式下鱼体的冻结都是先由左右两端到中心,然后转变为从四周到中心。相比于只有上送风和上下对称排布时,上下交错排布的转变较快。由于上下交错送风避免了风的对冲损耗,从而冻结速率加快。/K图 6 3 种不同排布方式下液相分数和鱼体温度分布云图Fig.6 Liquid fraction and fish temperature colour for three different orifice plate arrangement52渔 业 现 代 化2023 年 图 7 为 3 种不同排布方式下的速度矢量图和迹线图。从速度矢量图可以看出,冷风经过孔板加速后直接喷射到鱼体表面。只有上送风孔板时,鱼体的上表面受到了冷空气的喷射,冷量只从上表面传递到下表面,导致了冻结时间较长。在送风孔板上下对称布置时,鱼体的上下表面都受到了冷空气的喷射,冷量是从鱼体上下表面到中心传递,冻结速率加快。但上下孔板的对称布置导致了冷风的对冲,鱼体的上表面出现了涡旋,导致了冷量的损耗31-32。上下交错布置避免了冷风的对冲,充分利用了上下孔板的喷射作用,有效地提升冻结速率、减小冻结时间。EME-FE3/J7DMPDJUZ$POUPVS图 7 3 种不同排布下的速度矢量图和迹线图Fig.7 Vector and streamline colour for three different orifice plate arrangement2.2 不同送风孔板孔径对冻结效率的影响从上面的分析可得,上下孔板交错排布时的冻结效率最高、冻结时间最短。因此选择此种排布形式下,研究不同送风孔板孔径(6 mm、8 mm和 10 mm)对冻结特性的影响。图 8 表示了不同送风孔板孔径下鱼体中心温度和液相分数随时间的变化。从图 9 a 可以看出,鱼体冻结时间(初始温度 278.15 K 冷冻到 255.15 K)随孔板孔径的增加而增加。孔板孔径为 6 mm、8 mm 和 10 mm时,所对应的时间分别为 390 s,540 s 和 730 s。且冻结时间的增加主要在于第 2 阶段和第 3 阶段。图 8b 可以看出,第 2 阶段的鱼体中心温度由冰点降到 268.15 K 时,所需的时间分别为 317 s,388 s 和 526 s。第 3 阶 段 鱼 体 中 心 温 度 由268.15 K 到 255.15 K,所需的时间分别为 68 s,138 s 和 180 s。第 2 阶段和第 3 阶段冻结时间的增加主要是由于喷射速度随着孔板孔径的增加而减小导致的。KTKTNNNNNNNNNNNN,Q#,图 8 不同送风孔板孔径下鱼体中心温度和液相分数随时间的变化Fig.8 Evolution of fish center temperature and liquid fraction with time for three different orifice plate aperture 62第 4 期欧阳杰等:冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响 图 9 表示了不同送风孔板孔径下的速度矢量图。从图中可以看出送风孔板的孔径越大,喷射速度越小。孔径为 6 mm、8 mm 和 10 mm 的喷射速度分别为 72 m/s、42.15 m/s 和 27.40 m/s。喷射速度小导致了鱼体表面的对流换热系数小、冷量传递的速度较慢,从而使得冻结时间较长。NNNNNNE-F7DMPDJUZ$POUPVS图 9 不同送风孔板孔径下的速度矢量图Fig.9 Vector colour for different orifice plate aperture 2.3 不同送风距离对冻结效率的影响鱼体的冻结效率也受上下送风距离的影响。选择上下孔板交错排布,送风孔板孔径为 8 mm时,研究不同上下送风孔板距鱼体中心的距离对冻结效率的影响。表 2 说明 3 种工况条件下鱼体中心距上下送风孔板的距离。表 2 工况条件Tab.2 Work conditions工况鱼体中心距上下送风孔板距离工况 1距上送风孔板 80 mm,距下送风孔板 55 mm工况 2距上送风孔板 100 mm,距下送风孔板 35 mm工况 3距上送风孔板 80 mm,距下送风孔板 35 mm 图 10 表示了不同送风距离下的鱼体中心温度和液相分数随时间的变化。CNNNNCNNNNCNNNN,KTQ#,图 10 不同送风距离下鱼体中心温度随时间的变化Fig.10 Evolution of fish center temperature with time for three different air supply distance对比工况 1 和工况 3 可以看出,在与上送风孔板距离不变时,减小距下送风孔板的距离可以减少冻结时间。当下送风孔板的距离减小 20 mm时,冻结时间减小了 4.90%。对比工况 2 和工况3 可得,在与下送风孔板距离不变时,减小距上送风孔板的距离,同样可以减少冻结时间。当上送风孔板的距离减小 20 mm 时,冻结时间减小了5.77%。3 结论本研究表明,上下孔板交错布置避免了冷风的对冲,充分利用了上下孔板的喷射作用,有效地提升冻结速率。其冻结时间比只有上送风孔板和上下孔板对称布置时减少了 32.50%和 16.92%,鱼体冻结时间随孔板孔径的增加而增加,随上下送风距离的缩短而减小。参考文献1 郭文华,赵日晶,黄东.冲击式速冻设备的研究进展J.轻工科技,2022,38(3):46-50.2 王守振,赵日晶,黄东.射流冲击速冻系统影响因素综述J.冷藏技术,2021,44(4):45-50.3 ERDOGDU F,FERRUA M,SINGH S K,et al.Air-impingement cooling of boiled eggs:Analysis of flow visualization and heat transfer J.Journal of Food Engineering,2007,79(3):920-928.4 LUO D S,WU J H,MA Z,et al.Production of high sensory quality Shiitake mushroom(Lentinus edodes)by pulsed air impingement jet drying(AID)technique J.Food Chemistry,2021,341:1-11.72渔 业 现 代 化2023 年5 王广夫,赵楠,李琛.速冻设备内部流场优化J.机电设备,2020,37(6):6.6 朱一帆,谢晶.速冻设备流场优化研究进展J.食品与机械,2019,35(10):155-159.7 舒志涛,谢晶,杨大章.喷嘴结构对冲击式速冻设备性能优化研究进展J.食品与机械,2018,34(6):187-191.8 BIJARCHI M A,EGHTESAD A,AFSHIN H,et al.Obtaining uniform cooling on a hot surface by a novel swinging slot impinging jetJ.Applied Thermal Engineering,2019,150:781-790.9XU L,YANG T,SUN Y,et al.Flow and heat transfer characteristics of a swirling impinging jet issuing from a threaded nozzle J.Case Studies in Thermal Engineering,2021,25:1-12.10TEPE A,UYSAL,YETIKEN Y,et al.Jet impingement cooling on a rib-roughened surface using extended jet holesJ.Applied Thermal Engineering,2020,178:1-12.11TEPE A,YETIKEN Y,UYSAL,et al.Experimental and numerical investigation of jet impingement cooling using extended jet holesJ.International Journal of Heat and Mass Transfer,2020,158:1-12.12YANG G,CHOI M,LEE J S.An experimental study of slot jet impingement cooling on concave surface:effects of nozzle configuration and curvatureJ.International Journal of Heat and Mass Transfer,1999,42(12):2199-2209.13FNOT M,DORIGNAC E,LANTIER R.Heat transfer and flow structure of a hot annular impinging jetJ.International Journal of Thermal Sciences,2021,170:1-13.14CHANG S W,SHEN H.Heat transfer of impinging jet array with web-patterned grooves on nozzle plateJ.International Journal of Heat and Mass Transfer,2019,141:129-144.15 YADAV R,KORE S,BHAMBARE P,et al.Experimental determination of forced convection heat transfer over a plate with nozzle plate J.Materials Today:Proceedings,2021,47:5733-5736.16INGOLE S B,SUNDARAM K K.Experimental average Nusselt number characteristics with inclined non-confined jet impingement of air for cooling application J.Experimental Thermal and Fluid Science,2016,77:124-131.17 AHMED A,WRIGHT E,ABDEL-AZIZ F,et al.Numerical investigation of heat transfer and flow characteristics of a double-wall cooling structure:Reverse circular jet impingement J.Applied Thermal Engineering,2021,189:1359-4311.18YOUN J,CHOI W,KIM S M.Numerical investigation of jet array impingement cooling with effusion holesJ.Applied Thermal Engineering,2021,197:1-15.19MAKATAR WAE-HAYEE,KIRTTAYOTH Y,IBROHENG P,et al.Heat transfer correlation of impinging jet array from pipe nozzle under fully developed flow J.Applied Thermal Engineering,2019,154:37-45.20杨大章,谢晶,王金锋,等.不同喷口结构对冲击式速冻机换热特性影响的模拟研究J.热能动力工程,2018,33(10):90-94.21王金锋,李文俊,谢晶,等.两种喷嘴结构对冲击式速冻机流场及换热特征的影响 J.食品与机械,2017,33(12):80-85.22王金锋,李文俊,谢晶,等.喷嘴出口流速与钢带表面换热特性 CFD 模拟J.流体机械,2018,46(12):73-78.23舒志涛,谢晶,杨大章.不同结构的条缝喷嘴对冲击射流换热的影响J.制冷学报,2019,40(6):93-100.24王金锋,李文俊,谢晶,等.型条缝喷嘴切割比对速冻机钢带表面换热特性的影响J.食品与机械,2018,34(4):94-98.25谢晶,柳雨嫣,王金锋.喷嘴结构对气流冲击式速冻机钢带表面换热特性的影响J.农业工程学报,2018,34(18):300-306.26张珍,谢晶.带有上下均风孔板的速冻装置中流场及温度场的数值模拟J.制冷学报,2009,30(5):36-40.27ARICI M,TTNC E,KAN M,et al.Melting of nanoparticle-enhanced paraffin wax in a rectangular enclosure with partially active wallsJ.International Journal of Heat and Mass Transfer,2017,104:7-17.28陈晨,彭浩.石墨烯纳米流体相变材料蓄冷特性的数值模拟J.化工进展,2018,37(2):681-688.29 MADRUGA S,MENDOZA C.Heat transfer performance and melting dynamic of a phase change material subjected to thermocapillary effects J.International Journal of Heat and Mass Transfer,2017,109:501-510.30谢晶,舒志涛,杨大章,等.冲击式速冻设备上下送风速度对虾仁冻结过程的影响J.农业工程学报,2020,36(6):276-283.31万金庆,岳占凯,厉建国,等.马铃薯泥鼓风冷冻数值模拟与实验J.农业机械学报,2017,48(4):298-304.32李杰,谢晶.鼓风冻结虾仁时间的数值模拟及实验验证J.农业工程学报,2009(4):248-252.82第 4 期欧阳杰等:冲击式速冻机中送风孔板对鱼体冻结效率的影响The effect of orifice plate on the fish freezing efficiency in impingement quick-freezing freezerOUYANG Jie1,3,SHEN Jian 1,3,GUO Wenhua 2,SUN Xinyu 2,ZHAO Rijing 2,HUANG Dong 2(1 Fishery Machinery and Instrument Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Shanghai 200092,China;2 School of Energy and Power Engineering,Xian Jiaotong University,Xian 710049,Shanxi,China;3 Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,Liaoning,China)Abstract:To investigate the influence of the orifice plate on the freezing efficiency of fish in the impingement blast freezer,this paper takes yellow croaker as the research object,analyzes the effects of different orifice plate arrangements,hole diameter and air supply distance on the freezing efficiency of fish,and obtains the fish temperature distribution and the evolution of central temperature with time.The results demonstrate that the staggered arrangement of the upper and lower orifice plates avoids wind hedging,so the freezing rate is the highest and the freezing time is the shortest.Increasing of the orifice plate diameter effectively reduces the fish freezing time in the second stage and the cooling time in the third stage.The shorter the distance between the upper and lower orifice plates from the center of the fish body,the shorter the fish freezing time.The study shows that:screening the structure and parameters of the air supply orifice plate with suitable purpose can provide new process guidance for the freezing of aquatic products and provide technical support for the optimal design of the impact freezer.Key words:orifice plate;freezing characteristics;impingement quick-freezing freezer;numerical simulation;yellow croaker;aquatic product processing92