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通過仿真保持恒溫箱中的低溫

發(fā)布時(shí)間:2023-02-04

空中治療機(jī)場經(jīng)過頭部,迅速駛往醫(yī)院。它已將器官運(yùn)送給患者進(jìn)行救援和治療。為了使器官在物流和運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)過程中盡快保持有效的溫度,它被放置在不同的容器中,稱為冷箱或恒溫箱。根據(jù)模擬,您可以共享此類盒子的方案設(shè)計(jì),以確保它們的信任和拯救生命。

冷藏鏈運(yùn)輸容易腐爛的物體

恒溫箱用于存放各種產(chǎn)品,包括:

食品工業(yè)(如面包蛋糕)容易腐爛疫苗試劑

例如,當(dāng)器官準(zhǔn)備充分捐贈(zèng)時(shí),容器(和儲(chǔ)存液)是整個(gè)運(yùn)輸過程(通常稱為冷藏鏈)的核心組成部分,因?yàn)槠鞴俸芸赡軓囊粋€(gè)盒子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)盒子。當(dāng)醫(yī)務(wù)專業(yè)人員試圖找到器官并將其傳遞給合適的配對(duì)方時(shí),盒子可以保持器官免受高溫和低溫的損傷。理想情況下,器官應(yīng)得到保證 2°C(4°C)至 8°C 在獨(dú)特的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度高于或低于恒溫箱時(shí),器官就會(huì)受損。

根據(jù)不同的應(yīng)用效果,恒溫箱可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)到幾天。回到大伙兒器官的例子中,許多器官可以儲(chǔ)存幾個(gè)小時(shí)(例如,肺只能儲(chǔ)存) 6 個(gè)小時(shí))。疫苗沒有時(shí)間限制,但與器官一樣,疫苗從生產(chǎn)到使用都需要保持 2 至 8°C 溫度范圍內(nèi)。對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者來說,整個(gè)過程可能需要幾天時(shí)間,并涉及各種加熱機(jī)械設(shè)備,如冷藏車。

這種冷藏車用于運(yùn)輸易腐物品,如面包蛋糕。

為了盡快保持冷藏鏈中的連續(xù)打開,每個(gè)溫度控制容器都應(yīng)盡可能保持所需的溫度范圍。還需要掌握盒子的有效時(shí)間。為了更好地分析和預(yù)測此時(shí)間,項(xiàng)目工程師可以使用導(dǎo)熱模擬軟件來分析方案設(shè)計(jì)。在下一部分,我們將看到一個(gè)使用導(dǎo)熱控制器(COMSOL Multiphysics? 手機(jī)app創(chuàng)建附加產(chǎn)品的案例。

恒溫箱實(shí)體模型基于導(dǎo)熱控制器

在這種情況下,讓我們來看看恒溫箱。它的制定是把放進(jìn)去的東西放進(jìn)去。 2-8°C 至少保持溫度 24 小時(shí)。這個(gè)盒子有三個(gè)核心部件:

箱內(nèi)物體(如藥物)冷源(-5)°C 冰)是將冰與盒子中的自然環(huán)境和物體分離(塑料泡沫)的電纜護(hù)套原料

在這里,冰實(shí)際上是水和粘合劑的低共熔化混合物和化學(xué)物質(zhì)。高粘度意味著當(dāng)冰慢慢融化時(shí),對(duì)流運(yùn)動(dòng)較少,加熱速度較慢。此外,您可以假設(shè)盒子完全裝滿了簡單的數(shù)字模型。(如果您在運(yùn)輸過程中使用過多的包裝來保護(hù)產(chǎn)品免受損壞,這很可能會(huì)發(fā)生。

恒溫箱的3D數(shù)字模型。

依據(jù)在 COMSOL Multiphysics 中國立即輸入美國供暖、制冷和家用中央空調(diào)項(xiàng)目工程師促進(jìn)會(huì)(ASHRAE)箱子附近的溫度可以通過歷史氣候數(shù)據(jù)信息快速計(jì)算。這里的天氣信息來自西班牙格拉納達(dá)的一個(gè)氣象觀測站。從 6 月 1 日早晨 6 慢慢點(diǎn),數(shù)字模型將包括以下內(nèi)容 72 溫度隨時(shí)隨地變化的趨勢(shì)圖如下圖所示。根據(jù)對(duì)流傳熱和冷卻狀態(tài)變量的應(yīng)用,我們可以看到溫度是如何損壞盒子的。

6月1日上午6點(diǎn)左右,西班牙格拉納達(dá)6月4日上午6點(diǎn)左右的溫度歷史氣象數(shù)據(jù)。

數(shù)字模型的一個(gè)關(guān)鍵行業(yè)是冰到水的整個(gè)過程。在盒子里,共熔混合物和化學(xué)物質(zhì)作為機(jī)械儲(chǔ)存設(shè)備被放置在盒子的四面。當(dāng)冰得到保證時(shí) 0°C 當(dāng)它慢慢融化時(shí),吸收附近的消化機(jī)械能,幫助診斷和治療物體保持冷藏。因此,只要盒子里有冰,就可以防止里面的物體超過 8°C 這個(gè)臨界點(diǎn)的溫度。

即使你已經(jīng)掌握了如何將溫度保持在理想的范圍內(nèi),下一個(gè)問題是:這個(gè)盒子能保持多久的低溫?你可以在下一部分說。

恒溫箱能讓放置在其中的物體冷卻多久?

使用這樣的數(shù)字模型,你可以看到盒子里的溫度是如何隨時(shí)隨地變化的 72 小時(shí))。如下圖所示,冰的溫度在開始時(shí)迅速升高 4 度。

這張圖顯示在 72 在小時(shí)內(nèi),較大和至少臨界點(diǎn)的溫度(斜杠)與箱內(nèi)物體的溫度和融化冰的比例有關(guān)。

在下面的 24 溫度在小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定。 48 一小時(shí)內(nèi),溫度保持在正常范圍內(nèi)。然而,在角色中,冰迅速完全融化,然后溫度慢慢接近臨界點(diǎn)溫度,然后超過臨界點(diǎn)溫度。你可以從下圖中看到溫度隨著時(shí)間的推移而升高。

箱體溫度圖。

在這個(gè)例子中,項(xiàng)目工程師可以使用模擬來分析溫度控制容器的方案設(shè)計(jì),并分析和預(yù)測盒子中的東西能在臨界點(diǎn)溫度范圍內(nèi)停留多久。然后,他們可以改進(jìn),以確保醫(yī)療器械和其他易腐物品能夠在所有旅程中得到維護(hù)。



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