一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法技术

技术编号:21200292 阅读:67 留言:0更新日期:2019-05-25 01:22
本发明专利技术公开了一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法,具体涉及制冷与低温工程及热能工程技术领域。它解决了现有的血浆速冻柜只考虑到基本温度要求,没有考虑确保柜内温度均匀性的问题。该血浆速冻柜温度均匀性设计方法,要求柜内温度,在60分钟内将血浆中心温度降至‑30℃以下,且柜内正常存储温度的波动范围为±1℃。

A Design Method for Temperature Uniformity of Plasma Quick-freezer

The invention discloses a design method for temperature uniformity of plasma quick freezer, which specifically relates to the field of refrigeration and cryogenic engineering and thermal energy engineering technology. The utility model solves the problem that the existing plasma freezer only considers the basic temperature requirements and does not consider ensuring the uniformity of the temperature in the freezer. The design method of temperature uniformity for plasma freezer requires that the temperature in the freezer should be reduced to below

【技术实现步骤摘要】
一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法
本专利技术属于制冷与低温工程
,具体涉及血浆速冻柜内储存温度均匀性设计方法。
技术介绍
血浆速冻柜是各大城市血站和血液中心必备的设备之一,在各个医院进行临床输血时,为了保证血浆质量,要求必须在采血后6到8小时内从全血中分离出血浆并在低温下速冻成块,因此需要通过血浆速冻柜对其进行冷却,常见的冷却方式有风冷速冻,通过高效压缩机使金属板(冷板)稳定在-50℃的温度,使血浆袋与冷板直接接触进行热传递,即血浆速冻柜通过冷风机提供冷风对血浆进行降温,但现有的血浆速冻柜只考虑到基本温度要求,没有考虑确保柜内温度均匀性的问题,使得柜内各袋血浆的冷冻速度不一致,影响血浆速冻的效率和品质。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有的血浆速冻柜只考虑到基本温度要求,没有考虑确保柜内温度均匀性的问题,提出了一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法。本专利技术具体采用如下技术方案:一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法,包括以下步骤:a选取实际血浆速冻柜,按照尺寸为长×宽×高=650mm×510mm×450mm,1∶1比例,建立柜内温度测试的物理模型,见图1;设计测温的计算区域,并确定所必需的计算条件,其中冷风入口处入口温度为227k;速度大小为2.89m/s,速度垂直于柜内壁面送风,其送风气流的湍流动能为0.02m2/s2,湍流耗散率为0.008m2/s3;b采用非均匀四面体网格对步骤a中设计的计算区域实施网格划分,网格划分遵循“近壁加密”原则,即靠近柜内壁面的区域采用精密网格,远离壁面处采用稀疏网格;并对网格划分方法进行敏感性验证,直至网格划分方法对计算结果的敏感性影响≤5%时,方可认定完成网格划分;c选用稳态k-ε二方程湍流数学模型,将温度控制方程写成通用守恒方程,采取有限容积法将方程离散成差分方程并采用二阶迎风格式求解;d继续采用压力-速度耦合的半隐式算法求解,将计算误差控制在δ≤10-3以内,以此得到计算区域内的流场计算结果;e根据步骤d得到的流场计算结果,见图2;f选择能量方程;设定空气的密度、比热容、导热系数、粘滞系数分别为1.225kg/m3、1006.43j/kg/k、0.0242w/m/k、1.7894e-05kg/m/s;送风口风速及温度分别为2.89m/s、227k;g迭代计算,所有残差都小于0.001时,判定温度场计算结束;得到温度场计算结果,见图3;h在搁架盘管之上到送风口垂直高度之间,每30mm选择一水平断面,并将该水平断面划分为12个小矩形,在矩形的中心点处布置温度测点,见图4;i在搁架盘管上,同样将断面划分为12个矩形,并在矩形中心点处布置温度测点,见图5;j设备运行后,用测温探头同时测量各个水平断面上各点的温度,每隔400秒记录一次,重复测量5-6次,取其平均值,见图6,;断面上的平均温度取各测点温度的算术平均值,见公式1;k各测点的平均温度相差超过±1℃,视为不满足库内温度均匀性要求,则需要调整库内的送度参数(送风速度,送风温度以及送风湍动能),重新计算与测定,直到库内各测点平均温度的偏差不超过±1℃为止。附图说明图1为某种血浆速冻柜剖面示意图,图2为流场计算结果图,图3为温度场计算结果图,图4为空间温度测点图,图5为搁架盘管温度测点图,图6为各点温度变化曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明:如图1所示,一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法,包括以下步骤:a选取实际血浆速冻柜,按照尺寸为长×宽×高=650mm×510mm×450mm,1∶1比例,建立柜内温度测试的物理模型,见图1;设计测温的计算区域,并确定所必需的计算条件,其中冷风入口处入口温度为227k;速度大小为2.89m/s,速度垂直于柜内壁面送风,其送风气流的湍流动能为0.02m2/s2,湍流耗散率为0.008m2/s3;b采用非均匀四面体网格对步骤a中设计的计算区域实施网格划分,网格划分遵循“近壁加密”原则,即靠近柜内壁面的区域采用精密网格,远离壁面处采用稀疏网格;并对网格划分方法进行敏感性验证,直至网格划分方法对计算结果的敏感性影响≤5%时,方可认定完成网格划分;c选用稳态k-ε二方程湍流数学模型,将温度控制方程写成通用守恒方程,采取有限容积法将方程离散成差分方程并采用二阶迎风格式求解;d继续采用压力-速度耦合的半隐式算法求解,将计算误差控制在δ≤10-3以内,以此得到计算区域内的流场计算结果;e根据步骤d得到的流场计算结果,见图2;f选择能量方程;设定空气的密度、比热容、导热系数、粘滞系数分别为1.225kg/m3、1006.43j/kg/k、0.0242w/m/k、1.7894e-05kg/m/s;送风口风速及温度分别为2.89m/s、227k;g迭代计算,所有残差都小于0.001时,判定温度场计算结束;得到温度场计算结果,见图3;h在搁架盘管之上到送风口垂直高度之间,每30mm选择一水平断面,并将该水平断面划分为12个小矩形,在矩形的中心点处布置温度测点,见图4;i在搁架盘管上,同样将断面划分为12个矩形,并在矩形中心点处布置温度测点,见图5;j设备运行后,用测温探头同时测量各个水平断面上各点的温度,每隔400秒记录一次,重复测量5-6次,取其平均值,见图6,;断面上的平均温度取各测点温度的算术平均值,见公式1;k各测点的平均温度相差超过±1℃,视为不满足库内温度均匀性要求,则需要调整库内的送度参数(送风速度,送风温度以及送风湍动能),重新计算与测定,直到库内各测点平均温度的偏差不超过±1℃为止。如图1所示,通过选用某种血浆速冻柜为分析实例,做了进一步分析。该速冻柜速冻区域长约650mm,宽约510mm,高约455mm,倾斜导流板倾斜角度为45°。由温度探头测得各测点的温度,计算需要的温度,(1)当然,上述说明并非是对本专利技术的限制,本专利技术也并不仅限于上述举例,本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法包括以下步骤:a选取实际血浆速冻柜,按照尺寸为长×宽×高=650mm×510mm×450mm,1∶1比例,建立柜内温度测试的物理模型,见图1;设计测温的计算区域,并确定所必需的计算条件,其中冷风入口处入口温度为227k;速度大小为2.89m/s,速度垂直于柜内壁面送风,其送风气流的湍流动能为0.02m

【技术特征摘要】
1.一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法包括以下步骤:a选取实际血浆速冻柜,按照尺寸为长×宽×高=650mm×510mm×450mm,1∶1比例,建立柜内温度测试的物理模型,见图1;设计测温的计算区域,并确定所必需的计算条件,其中冷风入口处入口温度为227k;速度大小为2.89m/s,速度垂直于柜内壁面送风,其送风气流的湍流动能为0.02m2/s2,湍流耗散率为0.008m2/s3;b采用非均匀四面体网格对步骤a中设计的计算区域实施网格划分,网格划分遵循“近壁加密”原则,即靠近柜内壁面的区域采用精密网格,远离壁面处采用稀疏网格;并对网格划分方法进行敏感性验证,直至网格划分方法对计算结果的敏感性影响≤5%时,方可认定完成网格划分;c选用稳态k-ε二方程湍流数学模型,将温度控制方程写成通用守恒方程,采取有限容积法将方程离散成差分方程并采用二阶迎风格式求解;d继续采用压力-速度耦合的半隐式算法求解,将计算误差控制在δ≤10-3以内,以此得到计算区域内的流场计算结果;e根据步骤d得到的流场计算结果,见图2;f选择能量方程;设定空气的密度、比热容、导热系数、粘滞系数分别为1.225kg/m3、1006.43j/kg/k、0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员:丛晓春王庆刚景洲倪鹏飞
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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