[发明专利]一种基于多层相变材料的无主动冷却低温储运装置

权利要求书

1.一种基于多层相变材料的无主动冷却低温储运装置，其特征在于，包括两层交替设置的相变材料层和绝热层，待保存的生物材料设置于最内层的相变材料层中心，紧邻生物材料的相变材料层的相变温区等于或低于目标保存温度，沿着由里向外的方向，各相变材料层的相变温区依次递增或相等；内层和外层的相变材料层采用的相变材料分别为液氮和共晶盐E-144。

2.根据权利要求1所述的无主动冷却低温储运装置，其特征在于，所述绝热层采用的绝热材料包括：聚合物泡沫、玻璃纤维气凝胶和真空。

3.根据权利要求1或2所述的无主动冷却低温储运装置，其特征在于，所述相变材料层和绝热层的几何尺寸按照以下方法确定：

根据目标温度选择相变材料和绝热材料，并初始化所述相变材料层和所述绝热层的几何尺寸；

构建所述无主动冷却低温储运装置的物理模型，基于初始化的几何尺寸以及选择的相变材料和绝热材料的物性，利用所述物理模型计算有效保存时间；

如果第n步计算的有效保存时间比第n-1步计算的有效保存时间长，更新候选几何尺寸并判断是否满足终止条件，否则，直接判断是否满足终止条件；若不满足终止条件，则通过智能算法产生新的候选几何尺寸，再计算有效保存时间，直至满足终止条件，选出所述相变材料层和所述绝热层的最优几何尺寸；

所述物理模型的方程为：

H＝h+ΔH

其中，ρ为相变材料层或绝热层的密度，H为相变材料层或绝热层的总比焓，h为相变材料层或绝热层的比显热焓，ΔH为相变材料层或绝热层的比潜热焓，为相变材料层变为液相或气相后，液相或气相的速度，k为相变材料层或绝热层的导热系数，T为相变材料层或绝热层的实际温度，S为源项；对于相变材料层而言，比潜热焓和源项为非零项，对于绝热材料而言，比潜热焓和源项均为零。