Разработка и исследование двухконтурной каскадной установки с вихревой трубой для охлаждения биоматериалов при температуре -70 С

• Автор: Лукьянов, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Основные обозначения.

1. Современное состояние проблемы хранения биологических материалов. Обзор научных публикаттий. посвящённых

ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВИХРЕВОГО ЭФФЕКТА В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ. II ЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Специфика низкотемпературной обработки биологических МАТЕРИАЛОВ

1.1.1 Особенности процессов охлаждения и хранения биоматериалов

1.1.2 Требования к системам охлаждения

1.2 Существующие установки криоконсервирования БИОМАТЕРИАЛОВ

1.2.1 Способы охлаждения и конструктивные разновидности

1.2.2 Сравнительный анализ технических показателей и ’эксплуатационных характеристик
1.3 Применения вихревых аппаратов в различных системах охлаждения. Сравнительный анализ

1.3.1 Особенности процесса вихревого расширения газа.

Определяющие параметры
1.3.2 Вихревые труба в системах охлаждения и термостатирования. Конструктивные решения
1.3.3 Другие области применения вихревых аппаратов
1.4 Выводы. Нель и задачи работы

2. Теоретические аспекты применеимя вихревых труб в системах
ОХЛАЖДЕНИЯ БИОМАТЕРИАЛОВ
2.1 Особенности и преимущества использования открытого
ВОЗДУШНОГО ЦИКЛА ПРИ КРИОКОНСЕРВИРОВАНИИ
2.1.1 Выбор способа организации теплообмена в холодильной камере. Преимущества охлаждения в потоке газа
2.1.2 Обоснование целесообразности применения
ДВУХКОНТУРНОЙ СХЕМЫ С ВИХРЕВОЙ ТРУБОЙ
2.2 Теоретическое исследование работы вихревой трубы при
РАСШИРЕНИИ ГАЗА С НАЧАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ НИЖЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И МАЛЫХ ПЕРЕПАДАХ ДАВЛЕНИЯ
2.2.1 Зависимость параметров процесса
вихревого расширения воздуха от начальных условий
2.2.2 Влияние влагосодержания и соотношения горячего и холодного потоков на конечную температуру
2.2.3 Влияние геометрических размеров, конфигурации и конструктивных особенностей соплового аппарата на газодинамическую стабильность работы вихревой трубы при низких температурах
2.3 Методика определения параметров вихревых труб
В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ОСНОВАНИИ ИНТЕРПОЛЯЦИИ
ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
2.4 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАСКАДОВ
2.5 КРИТЕРИИ ПОДБОРА ОБОРУДОВАНИЯ В КАСКАДАХ.

3 Экспериментальное исследование опытного образца
ДВУХКОНТУРНОЙ КАСКАДНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ НА НИЖНЕМ КАСКАДЕ
3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
3.2 Описание опытной установки. Функциональная схема
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНТА
3.2.1 УСТАНОВКА С НЕПРЕРЫВНОЙ СИСТЕМОЙ ОСУШКИ ГАЗА
ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ ВЫМОРАЖИВАНИЕМ
3.2.2 Установка с системой осушки газа
НА БАЗЕ СМЕННЫХ ИЛИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ АДСОРБЕРОВ
3.3 Методы и устройства контроля параметров системы
т3.4 Методика проведения эксперимента
3.4.1 Методика построения номинальной характеристики
вихревой трубы
3.4.2 Методика исследования экспериментальных термодинамических характеристик вихревой трубы и холодильной установки
3.5 Расчет погрешностей измерений
3.5.1. Оценка погрешности измерения температуры
3.5.2. Оценка погрешности измерения давления
3.5.3. Оттенка погрешности определения холодильного коэффициента
непосредственное изучение работы подобных установок в Московском Государственном Институте Вирусологии, в Московской Городской Клинической Больнице №15 позволяют сделать вывод о необходимости улучшения эксплуатационных характеристик существующих систем
криоконсервирования или о создании новых автономных установок хранения биоматериалов, имеющих больший ресурс работы, и не связывающих эксплуатационное обслуживание с необходимостью квалифицированной технической поддержки со стороны поставщиков данного оборудования. Тогда как в настоящее время дозаправка смеси или периодическое наблюдение за работой каскадных систем могут проводить только специалисты фирм-продавцов, что в первом случае связано с запатентованным составом смеси, а во втором случае - со сложностью каскадных холодильной системы, квалифицированный ремонт которой могут произвести только специализированные ремонтно-сервисные центры.
Развитие автономных холодильных систем хранения биоматериалов возможно в нескольких направлениях: усовершенствование существующих систем с целью увеличения времени между регламентными работами (дозаправка хладагента), усовершенствование используемых компрессоров с целью повышения ресурса их работы, а также создание полностью новых типов установок, основанных на других машинах и аппаратах.
Требуемый для обеспечения условий краткосрочного хранения температурный уровень -70°С может быть достигнут в ВТ, работающей на сжатом воздухе при начальной температуре воздуха на входе на уровне -30..-40°С. Этот уровень температур является легко достижимым в холодильной технике: его может обеспечить целый класс стандартных недорогих холодильных агрегатов с компрессором низкого давления. ВТ так же является серийно выпускаемым аппаратом, к тому же изготовление ВТ обладает рядом преимуществ, отмеченных в 1.З., среди которых основными являются: простота в эксплуатации, минимальные требования к квалификации обслуживающего