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      通過仿真保持恒溫箱中的低溫

      發布時間:2022-06-02

      一架空中救治機場從頭部劃過,急速駛向一家醫院,它已經將一個器官運送到務必它的病人那里,對它開展救護治療。為了更好地盡快使器官在物流運輸整個過程中保持有效的溫度,它被放進一個與眾不同的容器里,這一器皿稱之為冷箱或恒溫箱。依據模擬仿真,您可以共享這類箱子的方案設計,以確保她們對于拯救生命是信得過的。

      依據冷藏鏈運輸容易腐爛物件

      恒溫箱用于存儲各式各樣產品,包括:

      器官和組織藥品容易腐爛食品行業(如面包蛋糕)疫苗試劑

      例如,當準備好器官準備充分捐助時,這類容器(以及存儲液)是運輸整個過程(通常稱作冷藏鏈)的核心組成一部分,因為器官極有可能在捐贈整個過程中從一個箱子轉移到另一個箱子。當醫療專業工作員努力尋找器官并將其傳遞給合適的配對者時,這一箱子可以維護保養器官免受高溫和較低溫度的傷害。理想情況下,器官應確保在 2°C(4°C)至 8°C 的獨特溫度范圍內。當恒溫箱內溫度高過或低于這一溫度范圍時,器官便會遭到損壞。

      根據運用成效的不一樣,恒溫箱極有可能務必持續幾個小時到幾日的時間?;氐酱蠡飪旱钠鞴俚睦?,許多器官較多可以存儲幾個小時(例如,肺大約僅有存儲 6 個小時)。疫苗沒有時間限制,但是與器官一樣,疫苗從生產到運用期限內都需要保持在 2 至 8°C 的溫度范圍內。對于偏遠地區的患者而言,此整個過程極有可能務必數日時間,并且牽涉到各種不同的加溫機械設備,例如冷藏車。

      像這類的冷藏車被用以運輸容易腐爛物件,例如面包蛋糕。

      為了更好地盡快使冷藏鏈中沒有斷開的環節,每一個溫度控制容器都盡量非常好地維持其所需的溫度范圍。一樣也需要把握箱子可以采取的有效時間。為了更好地能夠更好地分析預測這一時間,項目工程師可以運用導熱模擬仿真軟件來分析方案設計。在下一部分中,大伙兒將看到一個運用導熱控制器(COMSOL Multiphysics? 手機app的附加產品)創建的案例。

      依據導熱控制器對恒溫箱實體模型

      在這兒案例中,使大家來看一個恒溫箱,它的制訂是讓放進之中的東西可以在 2-8°C 的溫度下保持至少 24 小時。這一箱子包含三個核心部件一部分:

      放于箱子里的物件(例如藥物)冷源(-5°C 的冰)一種電纜護套原材料(塑料泡沫),它可將冰與自然環境以及箱子中的物件分隔開

      在這兒,冰實際上是水和增黏劑的低共熔混和化學物質。較高的粘度意味著著當冰慢慢融化時,由于對流運動較少,因此升溫速度較慢。除此之外,您可以依據假設箱子完全裝滿來簡單數字模型。(倘若你在運輸過程中運用包裝太多來維護保養產品免受破壞性,極有可能會出現這樣的事情。)

      恒溫箱的3D數字模型。

      依據在 COMSOL Multiphysics 中馬上輸入來自美國采暖,制冷和家用中央空調項目工程師促進會(ASHRAE)的歷史氣候數據信息,就可以迅速計算出箱子附近的溫度。這里的天氣信息來自西班牙格拉納達的一個氣象觀測站。從 6 月 1 日早晨 6 點慢慢,該數字模型將包含下邊 72 小時內變化的溫度,溫度隨時隨地長變化趨勢圖如下圖所示。依據應用對流傳熱致冷狀態變量,可以看到溫度是如何傷害箱子的。

      西班牙格拉納達6月1日早晨6時左右6月4日早晨6時的溫度歷史氣象數據。

      該數字模型的一個關鍵行業是冰到水的更改整個過程。在箱子中,共熔混和化學物質作為一種機械能儲存設備,被置放到盒子的四面。當冰保證約 0°C 時,它就慢慢融化,從附近吸收消化機械能并幫助診治物件保持冷藏狀況。因此,只需箱子中仍然有冰,它就可以防止里邊的物件超過 8°C 這一臨界點溫度。

      即然您掌握怎樣把溫度保持在理想范圍內,那么下一個問題是:這一箱子能保持低溫多長時間呢?您可以在下一部分中的表述。

      恒溫箱可以讓置放到在其中的物件保持多長時間致冷時間?

      運用那般的數字模型,您可以看到箱子中的溫度如何隨時隨地長變化(本例中為 72 小時)。如下圖所示,冰的溫度一開始迅速提升了約 4 度。

      該圖表明了在 72 小時的時間內,較大和至少臨界點溫度(斜杠)與箱子內物件的溫度以及融化冰的比例關系。

      在下面的 24 小時內,溫度保持平穩狀況。在以后的 48 小時內,溫度也保持在正常情況下的范圍內。但是,人物角色不久,冰就完全融化了,這時溫度慢慢接近臨界點溫度,之后超過了臨界點溫度。你能由下邊的圖看到溫度隨時間的變動而升高。

      箱子溫度圖。

      依據這一例子可以看得出來,項目工程師可以運用模擬仿真來分析溫度控制容器的方案設計,分析預測放于箱子內的東西在臨界點溫度范圍內可以停留多長時間。接著,他們可以提升,確保醫療器械和其他容易腐爛物件在所有旅程里都能得到維護保養。



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