Fluiddynamik und Wärmeübertragung beim Auftauen von kaltem Wasser
Das Auftauen von kaltem Wasser unter Verwendung von fließendem Wasser ist am beliebtesten, wenn Tiefkühlkost innerhalb kurzer Zeit aufgetaut werden muss. Obwohl das Auftauen von kaltem Wasser seit langem häufig in der Lebensmittelverarbeitung, in der Gastronomie sowie beim Kochen im Haushalt verwendet wird, verstehen die meisten Benutzer die Auftaumechanismen und -verhaltensweisen nicht vollständig, was zu einer schlechten Zeitkontrolle, einem übermäßigen Wasserverbrauch und einer unnötigen Abwasserableitung führt. In dieser Untersuchung wurden numerische Modellierung und experimentelle Validierung durchgeführt, um die wichtige Fluiddynamik und Wärmeübertragung beim Auftauen von kaltem Wasser zu untersuchen. CFD-Modellierung (Computational Fluid Dynamics) wurde eingesetzt, um den Wasserfluss und die konvektive Wärmeübertragung auf der Lebensmitteloberfläche zu analysieren. Im Inneren des Lebensmittelkörpers wurde die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung mit einer sich bewegenden Phasenänderungsgrenzfläche nach der Finite-Differenzen-Methode (FD) bestimmt. Eine parametrische Studie ergab die Auswirkungen der Durchflussrate und der Temperatur des Wassereinlasses auf die Auftauprozessleistung. Es wurde festgestellt, dass die Wasserdurchflussrate viel geringer sein könnte als das, was üblicherweise verwendet wird, um praktisch die gleiche Auftauleistung zu erhalten. Schließlich wurden richtiges Ausrüstungsdesign, Steuerung und Operation empfohlen, um hohe auftauende Rate und leistungsfähigen Gebrauch des Wassers zu erzielen.
