摘要:保温包装是指能够确保温度敏感性产品在贮藏、运输、销售直到消费手中各个环节中始终处于合理的温度范围内，保护产品免受外界热力破坏，保证产品品质的一种特殊包装形式。温度敏感性产品是指自身物理、化学特性容易随外界环境温度变化发生变化的产品。

本文运用有限元分析软件ANSYS对保温包装建立计算机模型并进行数值分析，计算机仿真结果与实验数据能够较好拟合。采用不同方法将三维实体模型转化成的圆柱模型，运用ANSYS分别进行分析得到其保温时间，并对模型之间产生的误差进行对比，得知当三维实体与圆柱模型的内体积和保温材料厚度分别相等时圆柱模型的热传递过程与实体模型最为接近。进一步探讨圆柱模型的适用范围，得到当三维实体模型最大、最小边长比值在大于2时，可以采用圆柱模型近似代替实体保温箱进行热分析。通过对圆柱模型优化设计，得到相应的内、外半径以及厚度等参数，可以倒推得到三维实体保温箱的长、宽、高等几何尺寸。

本文的创新点在于：利用ANSYS的热分析模块，将相变过程以计算机实现，得到了一种可以反映保温箱热传递过程的计算机模型，为阻热包装的计算机探讨和设计做了有益尝试。同时对已得出的球壳模型转化方式做出了补充和完善，因为已研究出的球壳模型转化适用条件为最长最短边比不超过2，也找到了圆柱模型与三维实体模型之间的最佳转化方法，并且对圆柱模型的适用范围做了界定，使模型的应用更为准确和适用，为保温包装的快速设计提供了基础。

关键词：保温包装；保温箱；ANSYS热分析；圆柱模型；保温时间

 

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 保温包装课题背景及研究意义-1

1.2 国内外研究历史及现状-2

1.3 本课题主要研究内容-2

第二章 保温包装材料及热传递形式-4

2.1 保温材料的种类及其性能对比-4

2.1.1 发泡聚苯乙烯(EPS)-4

2.1.2 发泡聚氨酯(PU)-5

2.1.3 真空绝热板(VIP)-5

2.2 相变材料(PCM)分类-5

2.2.1保温材料的热性能参数-6

2.2.1相变材料的热性能参数-6

2.3 保温包装常见组合结构-7

2.4 传热学基本理论-8

2.5 热传递的三种方式-9

2.5.1 热传导-9

2.5.2 对流-10

2.5.3 辐射-10

第三章 实验数据处理与分析-11

3.1 实验设备介绍-11

3.1.1 温度传感器-11

3.1.2 恒温恒湿箱-11

3.1.3 保温箱规格-12

3.2 实验步骤-12

3.3 实验结果与分析-12

第四章 保温包装的计算机模型及其边界条件的确定-13

4.1 有限元模型的构建-13

4.1.1 模型假设-13

4.1.2 物理模型的建立-14

4.2 运用ANSYS求解包装箱保温时间实例-14

4.3 界面接触热传导系数的确立-15

第五章 圆柱转换模型的建立-16

5.1 模型转化的目的-16

5.2 圆柱模型的确立-16

5.3 模型转化适用范围的确定-18

5.3.1 包装容器边长比例对误差的影响-18

5.3.2 包装容器容积对误差的影响-20

5.3.3 包装容器厚度对误差的影响-21

5.3.4 猜想包装容器边长比变化对误差大小变化的趋势-25

第六章 结论与展望-27

6.1结论-27

6.2展望-27

参考文献-28

致  谢-29