[发明专利]一种血浆速冻柜温度均匀性设计方法

摘要

本发明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℃。

主权项

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、0.0242w/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。