通過仿真保持恒溫箱中的低溫

發(fā)布時(shí)間:2022-10-23

一個(gè)空中治療機(jī)場(chǎng)經(jīng)過頭部，迅速駛往醫(yī)院。它已經(jīng)將器官運(yùn)送給病人進(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，應(yīng)保證器官 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。

恒溫箱可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)到幾天，根據(jù)不同的應(yīng)用效果。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)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(cè)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)是一種電纜護(hù)套原料，可以將冰與盒子中的自然環(huán)境和物體分離(塑料泡沫)

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)，由于對(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(jiǎn)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(guó)立即輸入美國(guó)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(cè)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。