Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Миспахов Играмидин Шарафидинович

Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии
<
Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Миспахов Играмидин Шарафидинович. Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии: дис. ... кандидата технических наук: 05.04.03 / Миспахов Играмидин Шарафидинович;[Место защиты: Дагестанский государственный технический университет].- Махачкала, 2014. 129 - с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Современное состояние области хранения и перевозки биологических материалов 10

1.1 Общие правила сбора, хранения и транспортировки биологического материала 10

1.2 Средства хранения и перевозки биологических материалов 16

1.3 Термоэлектрические системы для хранения и перевозки биологических материалов 32

1.4 Постановка задачи исследования 40

Глава 2. Математическая модель термоэлектрической системы для краткосрочного хранения и перевозки биологического материала 44

2.1 Моделирование теплового режима в объеме камеры термоэлектрической системы для хранения и перевозки биологического материала 44

2.2 Методика численного решения задачи расчета температурного поля в объеме камеры термоэлектрической системы для хранения и перевозки биологического материала 48

2.3 Результаты численного эксперимента 54

2.4 Расчет термоэлектрических батарей, используемых в термоэлектрической системе для хранения и перевозки биологического материала 68

Глава 3. Экспериментальные исследования термоэлектрической системы для краткосрочного хранения и перевозки биологического материала 81

3.1 Описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента 81

3.2 Результаты экспериментальных исследований термоэлектрической системы для краткосрочного хранения и перевозки биологического материала 85

3.3 Оценка погрешности измерений 95

Глава 4. Конструкные варианты термоэлектрической системы для краткосрочного хранения и перевозки биологического материала 98

4.1 Термоэлектрический термостат для хранения и перевозки биоматериалов 98

4.2 Термоэлектрический термостат для хранения и перевозки биоматериалов, выполненный совместно с компрессионной машиной 102

Заключение 107

Список использованной литературы 108

Приложения

Термоэлектрические системы для хранения и перевозки биологических материалов

На рисунке1.12 представлена контейнер-сумка ТМ-8, производимая фирмой Термо-Конт МК [153]. Термоконтейнер предназначен для временного сохранения и транспортирования термонеустойчивых медицинских и остальных препаратов, имеющих индивидуальную упаковку. Термоконтейнер состоит из корпуса и крышки, изготавливаемых из жесткого заливочного пенополиуретана с замкнутоячеистой структурой. Для покрытия внутренних поверхностей употребляется ударопрочный пластик или ламинированный картон. В качестве упаковочной тары используется: сумка - чехол, изготавливаемая из влагозащитной ткани полиэстер 600Д, с ремнями для переноски и карманом для размещения документации и приборов контроля температурных режимов с выносными температурными датчиками; гофра-коробка.

Для обеспечения оптимально-безопасных температурных режимов транспортирования препаратов, не допускающих замораживания и перегрева, в диапазоне температур окружающей среды от -20 до +43 градусов Цельсия, используются хладоэлементы МХД-1, а для препаратов глубокой заморозки - хладоэлементы МХД-2 [145].

Для транспортировки препаратов крови в полевых условиях с целью удовлетворения потребностей в них небольших медицинских подразделений, а также для оснащения медицинского персонала подразделений из состава ССО американские военные специалисты в сотрудничестве с компанией "Термосолюшнз" (Миннеаполис, штат Миннесота) разработали малогабаритное устройство Bloodbox [130]. Оно представляет собой чехол из теплоизолирующего материала камуфляжной окраски размером 25 25 25см, снабженный застежкой "молния" и наплечной лямкой для транспортировки. Внутри него расположен контейнер кубической формы (пространство между его двойными стенами заполнено абсорбционным хладагентом, к примеру водным раствором аммиака и бромида лития). Контейнер, темная внешняя сторона которого служит для повышения интенсивности теплового обмена, помещается в обычную морозильную камеру на срок не наименее 2 ч. После выдержки в ней устройство со обычными пластиковыми контейнерами, содержащими цельную кровь или эритроцитарную массу, помещают в изолирующий чехол. Кроме того, предусмотрена возможность установки дополнительных тепло абсорбционных частей в особые прорези в стенах чехла.

Bloodbox позволяет перевозить до 4 стандартных пластмассовых контейнеров с кровью и обеспечивает их длительное сохранение в оптимальных условиях. Масса устройства в снаряженном состоянии около 4 кг.

Указанное устройство может быть применено также для доставки разных биологических образцов и препаратов (к примеру, вакцин и иммуноглобулинов), а также для транспортировки маленьких объемов донорской крови между лечебными учреждениями госпитального звена. В ходе его испытаний в условиях жаркого климата (при температуре до +40 С) было известно, что содержимое контейнера остается пригодным к использованию до 3 сут. В настоящее время Bloodbox используются американскими докторами в Ираке и Афганистане

Современное термоэлектрическое термостатирующее устройство, используемое для сохранения и перевозки биологических субстанций, представляет собой систему автоматического регулирования, в которой роль исполнительного устройства играет ТЭБ, которая, в зависимости от силы и направленности проходящего через нее электрического тока, поддерживает требуемый температурный режим в камере с биоматериалом [26, 40, 56]. Стенки устройства - две теплоотводящие оболочки, между которыми находится слой теплоизоляции. Структурная схема предоставленной системы приведена на рисунке 1.13, а главные конструктивные варианты для ее реализации - на рисунке 1.14

Задача проектирования термоэлектрического термостатирующего устройства состоит в расчете параметров теплоизоляции, подборе необходимого числа стандартных ТЭМ, а также создании теплоотводящей системы. На этапе оценки параметров разработанного прибора выявляются его главные технические характеристики и принимаются решения о целесообразности применения активной термостабилизации объекта статирования. Для эффективной работы ТЭБ необходимо обеспечить соответствующий отвод теплоты с ее спаев и ограничить теплоприток в объем термостата из окружающей среды. Поэтому типовая конструкция термоэлектрического термостата будет включать в себя термостатируемый объем, в который помещается объект воздействия, окруженный наружной и внутренней оболочками - теплоотводами, между которыми располагаться теплоизоляционный слой и ТЭБ.

Интенсификация теплопередачи от ТЭБ в объем термостабилизируемой камеры и окружающую осуществляется за счет развития тепловоспринимающих и теплоотводящих поверхностей, а также путем применения принудительного (конвективного) теплообмена.

На рисунке 1.14, б и в приведены существующие варианты такого обдува. Для случая, соответствующего рисунка 1.14, б используется два вентиляторных агрегата и, соответственно, два привода. В других вариантах более проста реализация конструкции термостата по схеме рисунка1.14, в. При этом следует обеспечить разветвление воздушного потока. Необходимость обеспечения эффективного отвода теплоты от спаев ТЭБ приводит к усложнению конструкции устройства, увеличению ее массогабаритных показателей. В соответствии с этим необходимость применения такого рода средств интенсификации теплообмена должна быть соответствующим образом обоснована.

На сегодняшний день существуют две основные тенденции в проектировании термоэлектрических термостатирующих устройств [41, 42]. Первая сводиться к разработке ТЭБ для термостабилизации конкретных блоков или отдельных элементов системы. При этом для отвода теплоты от спаев ТЭБ применяется сам корпус или особые радиаторные агрегаты, в том числе реализующие принудительный конвективный теплообмен.

Другое направление базируется на использовании отдельно взятых термоэлектрических кондиционеров, в функции которых входит охлаждение, либо нагрев воздуха в термостатируемом объеме.

При конструировании термоэлектрического устройства для сохранения и перевозки субстанций нужно обеспечить технологичность конструкции и возможность контроля на всех шагах производства. Эта непростая техническая задача обязана обеспечить тяжело совместимые требования высочайшей теплопроводности тепловой цепи и возможность создания разборной конструкции.

Методика численного решения задачи расчета температурного поля в объеме камеры термоэлектрической системы для хранения и перевозки биологического материала

Согласно представленным данным изменение температуры по стенке емкости незначительно (десятые доли градуса), что связано с высоким коэффициентом теплопроводности материала и ее малой толщиной. Изменение температуры в теплопроводном наполнителе и биологическом материале носит вид, близкий к параболическому. Исключение составляет изменение температуры в теплопроводном наполнителе при y=1,5 см, что связано с влиянием на характер изменения этой зависимости биологического материала. Данное влияние отражается на графике зависимости некоторой вогнутостью кривой в области, близкой к биологической субстанции. Минимум температуры при y=5,5 см в соответствие с расчетами приходится на центральную ось ТЭС и при qT3E = 5000 Вт/м2 составляет 242 К, qT3E = 4000Вт/м2 - 250 К, qT3E = 3000Вт/м2 - 258 К. При этом, если рассматривать изменение температуры вдоль центральной продольной оси (при х=7,5 см), в пределах биологического материала она практически не изменяется.

Представляет интерес оценка потерь по используемому в ТЭС наполнителю. Согласно полученным данным, приведенным на рисунке 2.9 и отражающим изменение разности температур между биологическим материалом и внутренней поверхностью стенки емкости для его хранения от величины эффективного коэффициента теплопроводности материала наполнителя, следует, что указанная разность температур существенно зависит от материала наполнителя. Так, в соответствие с представленными данными, увеличение коэффициента теплопроводности с 10 до 60 Вт/м-К уменьшает данный перепад температур с 8 до 1 К. Данное обстоятельство определяет необходимость применения в ТЭС специальных наполнителей, увеличивающих эффективную теплопроводность пространства между стенкой емкости для хранения биологической субстанции и собственно биологическим материалом. ТОО Вт/м . Согласно результатам расчета продолжительность выхода прибора на стационарный режим работы лежит в пределах, сопоставимых с существующими аналогами. Для случая, соответствующего рисунка 2.10, время, необходимое для стабилизации температуры биологической субстанции, составляет примерно 1,2 часа. Данное обстоятельство необходимо учитывать при использовании ТЭС на практике, то есть целесообразным является включение прибора до помещения в него биологического материала с целью вывода его на рабочий режим.

При этом увеличение мощности ТЭБ вплоть до максимального значения, соответствующего оптимальной величине тока питания, понижает температуру всех точек системы прибор - биологический объект. Согласно рисунка 2.11 при значениях qT3E = 4000, qT3E = 4350, qT3E = 4500 Вт/м2 температура биологического материала снижается соответственно до 250, 248, 244 К.

Дальнейшее увеличение силы тока вызывает превалирование теплоты Джоуля над теплотой Пельтье в ТЭ, увеличивающее температуру биологического объекта. Следовательно, при неизменной температуре горячих спаев ТЭБ предельное снижение температуры каждой точки устройства и биологического объекта ограничено оптимальным значением ее тока питания. Получить более глубокое снижение температуры в системе можно, уменьшив температуру горячих спаев ТЭБ за счет использования специальных систем теплосъема. Рисунок 2.10 - Изменений во времени температуры в контрольных точках ТЭС при qT3E = 4000 Вт/м2 1- x=7,5 см., y=1,5 см.; 2 - 1- x=7,5 см., y=5,5 см.; 3 - x=0,5 см., y=5,5 см

Изменение температуры биоматериала во времени при различных значениях q ТЭБ 1- qT3E = 4000 Вт/м2, 2- qT3E = 4350 Вт/м2, 3- дТЭБ = 4500 Вт/м2 Также при анализе характеристик исследуемой ТЭС представляет интерес учет взаимного влияния на температурный режим нескольких биологических материалов, хранящихся при различных температурах. Данную ситуацию иллюстрируют данные представленные на рисунках 2.12-2.13, где на рисунке 2.12 представлено двумерное температурное поле фрагмента ТЭС, содержащего две емкости с биологическими субстанциями, имеющими различную температуру хранения, а на рисунке 2.1.3 соответственно одномерное температурное поле вдоль центральной продольной оси данного фрагмента. Согласно приведенным данным взаимное влияние двух контейнеров с различным уровнем температур при принятой толщине теплоизоляции незначительное. Потери составляют не более 2-3 К при максимальном снижении температуры в контейнерах до 220230 К.

Как показывают данные, при использовании двухкаскадной ТЭБ возможное снижение температуры биологического объекта составляет 222 К при величине плотности теплового потока ТЭБ 6900 Вт/м2, аналогичные данные однокаскадной ТЭБ, поддерживающий температурный режим в соседней емкости составляют 237 К при 5800 Вт/м2. Рисунок 2.12 - Двумерное температурное поле фрагмента ТЭС, включающего в себя 2 емкости с биологическими материалами в стационарном режиме; охлаждение левой емкости однокаскадной ТЭБ с qT3E = 5100 Вт/м2; охлаждение правой емкости двухкаскадной ТЭБ с qТЭБ = 6300 Вт/м2 Рисунок 2.13 - Изменений температуры фрагмента ТЭС включающего в себя 2 емкости с биологическими материалами в стационарном режиме; охлаждение левой емкости однокаскадной ТЭБ охлаждение правой емкости двухкаскадной ТЭБ

Для разрабатываемой ТЭС, предназначенной для хранения и перевозки биологических субстанций, могут быть использованы как многокаскадные, так и однокаскадные ТЭБ. Если в случае однокаскадной ТЭБ основные соотношения для описания ее характеристик известны и изложены, например в [22], то в отношении многокаскадного исполнения ТЭБ однозначной методики для определения требуемых характеристик не разработано. Поэтому в данном параграфе рассмотрим подробнее расчетные формулы позволяющие определить энергетические и массогабаритные характеристики многокаскадных ТЭБ, работающих при параллельном и последовательном питании каскадов.

Параллельное питание каскадов характеризуется тем, что на одинаковое напряжение подключаются две группы ТЭ смежных каскадов. Число ТЭ в каждой группе может быть, в общем случае, различным, а обобщенная схема питания с установленными теплопереходами будет соответствовать рисунка 2.14.

Результаты экспериментальных исследований термоэлектрической системы для краткосрочного хранения и перевозки биологического материала

Надежная и бесперебойная работа ТЭС во многом будет зависеть от эффективности съема теплоты с опорных спаев ТЭМ. С этой целью на экспериментальном стенде сняты и представлены на рисунке 3.9 данные об изменении температуры ребристого радиатора, отводящего теплоту от ТЭБ, во времени для различных значений тока питания последней. В соответствие с полученным данными следует, что значение температуры горячих спаев ТЭБ находится в вполне приемлемых пределах для применяемого типа (при силе токе питания двухкаскадной ТЭБ, равном 7 А, температура ее горячего спая составляет приблизительно 312 К). Указанное обстоятельство определяет наличие достаточно эффективного съема теплоты в рассматриваемых условиях с горячих спаев ТЭБ и дает возможность говорить о надежной работе созданной системы при перевозке биоматериала.

Получены зависимости, отражающие изменение температуры имимтатора биологического объекта во времени при различных величинах температуры окружающей среды, изображены на рисунке 3.10. В соответствии с приведенными данными, повышение температуры окружающей среды на 10 К увеличивает температуру охлаждаемого биоматериала не более, чем на 1 К при использованном виде теплоизоляции. Указанное обстоятельство позволяет сделать вывод об отсутствии применения специальных мер для обеспечения тепловой изоляции ТЭС. Т (К)

Важной частью экспериментальных исследований является оценка и сопоставление полученных опытных данных с результатами расчета. Для такой оценки в диссертационной работе осуществлен статистический анализ полученных экспериментальных зависимостей с использованием методов статистической обработки информации. В рамках данных методов осуществлены числовые оценки параметров соответствующих законов распределения погрешности [36]. Указанный анализ дал возможность оценить достоверность выводов, полученных при представлении опытного материала.

На основе статистической обработки экспериментальной информации методом многократных отсчетов решались следующие задачи: 1. определение среднего значения измеренных величин, 2. определение характеристик, характеризующих погрешность, 3. оценка случайной составляющей погрешности.

При проведении натурных испытаний опытного образца ТЭС соблюдалась следующая последовательность проведения измерений. Вся аппаратура тщательно настраивалась, сверялись требуемые режимы измерений, выверялись необходимые величины температуры и влажности. Все рассмотренные выше опыты проводились сериями по четыре.

Определялась неточность измерений путем вычитания из полученного результата измерений его среднеарифметического значения:

Оценка погрешности измерений осуществлялась в соответствии с работой [82]: вычислялся доверительный интервал, в рамках которого при доверительной вероятности P=0,9 располагается истинное значение измеренной величины по формуле 0,9 = . (3.5) где t - коэффициент Стьюдента, значение которого выбирается в соответствии с доверительной вероятностью 0,9 и числом измерений М = 5. Оценка погрешности измерений по вышеприведенным выражениям показала, что средний для опытов доверительный интервал для силы тока составляет величину ± 0,11А, средний доверительный интервал при измерении температур - ± 0,25 К.

По результатам измерений осуществлено сопоставление расчетных и опытных данных. На рисунках 3.4-3.10 кроме экспериментальных точек изображены также и результаты расчетов, а на рисунке 3.11 приведена зависимость изменения погрешности измерения температуры биологического объекта во времени при различных токах питания ТЭБ.

Графики зависимостей свидетельствуют о приемлемой точности математической модели ТЭС. Наибольшая разница между расчетом и экспериментом не превышает 7,5 С. Максимальное отклонение теоретических данных от эксперимента находится в промежутке времени, ограниченном выходом системы в стационарный режим, что определяется условиями окружающей среды, а также неидеальностью тепловой изоляции и разбросом параметров ТЭМ и измерительной аппаратуры. Причем в случае минимальных температур опытные данные имеют наибольшее отклонение от расчетных, что связано с неидеальностью изоляции, не удовлетворяющей упрощениям в математической модели, и наличием теплопритоком к устройству.

Термоэлектрический термостат для хранения и перевозки биоматериалов, выполненный совместно с компрессионной машиной

Для хранения и перевозки различного рода биологических субстанций требуется снижение их температуры. Как правило, для краткосрочного хранения биологических материалов не требуется заморозка последних до криотемператур. Требуемый температурный уровень хранения находится в диапазоне -10 до -40 С. В этих условиях целесообразным является использование в качестве исполнительного элемента, посредством которого производится охлаждение биоматериала, ТЭУ, обладающих высокой надежность, малыми габаритными размерами, высоким ресурсом работы и экологичностью. В ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» разработан подобный термоэлектрический термостат [64]. Его структурная схема приведена на рисунке 4.1, а внешний вид изображен на рисунке 4.2.

Термостат содержит теплоизолированный пластмассовый корпус с крышкой, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого металла, термоэлектрический модуль на эффекте Пелтье, нагревательный элемент которого, радиатор и вентилятор размещены под днищем рабочей камеры. Между корпусом и камерой установлена теплоизоляция из пенопласта. Сверху термостат имеет крышку с люком, снабженную замком патефонного типа. На корпусе термостата имеются разъем для подачи питающего напряжения и пульт управления с тумблером включения питающего напряжения, блоком автоматики, предохранителем защиты блока автоматики и светодиодами контроля защиты за работой термостата. Блок автоматики содержит датчик температуры, закрепленный на камере, и включенный в измерительный мост датчик температуры, закрепленный на термобатарее, последовательно соединенные измерительный мост, усилитель и схему сравнения, а также широтно-импульсный модулятор, генератор постоянного тока и блок управляющих терморезисторов. В верхней части корпуса термостата смонтированы ручки для переноса термостата, выполненные поворотными относительно горизонтальных шарниров. В корпусе термостата также имеются вентиляционные окна, закрытые решетками для предотвращения попадания посторонних предметов в воздушный канал термостата, а к нижней части корпуса прикреплены опоры для фиксации термостата в транспортном средстве на опорной площадке.

Недостатком термостата является невозможность перевозки и хранения одновременно нескольких биологических субстанции с поддержанием для каждого из них оптимального температурного режима.

Целью разработки является обеспечение возможности хранения и транспортировки одновременно несколько биологических субстанции с различными температурами хранения.

Устройство содержит теплоизолированный корпус 1 с крышкой 2. Внутри корпуса 1 находится изолированная от окружающей среды камера 3, разделенная на теплоизолированные друг от друга отсеки, сопряженные с каскадами ТЭБ 4. Отсеки камеры 3 в зависимости от требуемого температурного уровня приводятся в тепловой контакт с различными каскадами ТЭБ, которая обеспечивает возможность хранения и транспортировки одновременно нескольких биологических субстанций с различными температурами хранения. В стационарных условиях отвод теплоты от горячих спаев ТЭБ осуществляется съемным жидкостным теплообменным аппаратом 5, располагаемым в нижней части корпуса 1 термостата. Во время транспортировки жидкостной теплообменный аппарат 5 заменяется наполненным радиатором с плавившимся рабочим веществом 6. В корпус 1 термостата вмонтирован съемный аккумуляторный источник постоянного электрического тока.

Такая конструкция обеспечивает возможность хранения и транспортировки одновременно нескольких биологических субстанций с различными температурами хранения.

Процесс хранения и перевозки биологических материалов в термостате осуществляется следующим образом.

После помещения биологических материалов в соответствующие отсеки камеры 3 в корпусе 1 термостата и их теплоизоляции от окружающей среды путем закрытия крышки 2 на ТЭБ 4 подается питание от источника постоянного тока. При транспортировке биологического материала питание на ТЭБ поступает от встроенного в корпус 1 термостата съемного аккумулятора источника постоянного тока, а при работе термостата в стационарных условиях электрический ток поступает на ТЭБ от отдельного от него источника электрической энергии. При подаче на ТЭБ 4 постоянного электрического тока соответствующей полярности спаи ТЭБ 4, приведенные в тепловой контакт с отсеками камеры 3, охлаждаются. Соответственно охлаждается и находящийся в отсеках камеры биологический материал. При этом биологический материал, находящийся в отсеке камеры, сопряженной с последним (наиболее холодным) каскадом ТЭБ 4, охлаждается сильнее всего, биологический материал, находящийся в отсеке камеры контактирующей с предпоследним каскадом ТЭБ 4, охлаждается менее сильно и т.д. Биоматериал в отсеке камеры, приведенной в контакт с первым каскадом ТЭБ 4 имеет наибольшую температуру. Необходимая температура в каждой отсеке камеры, требуемая для хранения конкретного типа биологического материала, может быть создана путем подбора тока питания, геометрических размеров и количества ТЭ в ТЭБ [61].

Для повышения эффективности работы термостата разработан его модифицированный вариант, предусматривающий использование для отвода теплоты с горячих спаев ТЭБ компрессионной машины.

Прототипом разработки является термостат, описанный в [77].

Термостат содержит термоизолированный пластмассовый корпус с крышкой, внутри которого размещена рабочая камера из коррозионно-стойкого металла, ТЭБ, нагревательный элемент которого, радиатор и вентилятор размещены под днищем рабочей камеры. Между корпусом и камерой установлена теплоизоляция из пенопласта. Сверху термостат имеет крышку с люком, снабженную замком патефонного типа. На корпусе термостата имеются разъем для подачи питающего напряжения и пульт управления с тумблером включения питающего напряжения, блоком автоматики, предохранителем защиты блока автоматики и светодиодами контроля защиты за работой термостата. Блок автоматики содержит датчик температуры, закрепленный на камере, и включенный в измерительный мост датчик температуры, закрепленный на ТЭБ, последовательно соединенные измерительный мост, усилитель и схему сравнения, а также широтно-импульсный модулятор, генератор постоянного тока и блок управляющих терморезисторов. В верхней части корпуса термостата смонтированы ручки для переноса термостата, выполненные поворотными относительно горизонтальных шарниров. В корпусе термостата также имеются вентиляционные окна, закрытые решетками для предотвращения попадания посторонних предметов в воздушный канал термостата, а к нижней части корпуса прикреплены опоры для фиксации термостата в транспортном средстве на опорной площадке.

Целью разработки является улучшение технико-экономических показателей термоэлектрического термостата и повышение точности стабилизации температуры при хранении и транспортировке биологических субстанций.

Поставленная цель достигается за счет того, что в термостате (рисунок 4.3) содержится компрессионная холодильная установка 1, в которой размещены съемные термоконтейнеры 2,3. Термоконтейнер 2 представляет собой камеру, корпус которой изготовлен из специального полипропилена. Корпус снабжен крышкой 4, ручкой 5, датчиком температуры 6, двухкаскадной ТЭБ7, основание камеры выполнено из медной пластины снабженной контактным разъемом.

Термоконтейнер 3 представляет собой камеру, корпус которой изготовлен из специального полипропилена. Корпус снабжен крышкой 8, ручкой 9, датчиком температуры 10, однокаскадной ТЭБ 11, основание камеры выполнено из медной пластины снабженной контактным разъемом.

На рисунке 4.4 изображен футляр для транспортировки термоконтейнеров 2,3. Футляр состоит из теплоизолированного корпуса 12 снабженного крышкой 13. В корпусе 12 установлены тепловые трубы 14, испарительные зоны которых расположены в основании футляра, а конденсационные зоны выведены на боковую стенку футляра. В корпусе 12 размещены разъемы сети 220В и 12В, аккумулятор постоянного тока, индикаторы состояния зарядки аккумулятора, блок управления температурным режимом.

Похожие диссертации на Устройство для термостатирования, краткосрочного хранения и перевозки биологических материалов на основе термоэлектрических преобразователей энергии