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

Разработка метода расчета и исследование прецизионных устройств нагрева и охлаждения Белова, Ольга Владимировна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

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

Белова, Ольга Владимировна. Разработка метода расчета и исследование прецизионных устройств нагрева и охлаждения : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.04.06 / Моск. гос. технический ун-т им. Н. Э. Баумана.- Москва, 2000.- 15 с.: ил. РГБ ОД, 9 00-2/1133-6

Введение к работе

Актуальность темы

Прецизионные устройства нагрева-охлаждения (ПУНО), являющиеся важнейшим эффективным инструментом для широкого круга исследовательских и диагностических работ в медицине, микробиологии, химии, используются для поддержания заданного температурно-временного режима стандартных микродоз обрабатываемого материала.

После открытия в 1985 г. нового способа деления молекул ДНК, названного полимеразной цепной реакцией (ПЦР), возникла необходимость создания нового оборудования, позволяющего использовать это достижение в условиях мелкосерийного производства или проведения большого объема исследований в микробиологии, эпидемиологии, пищевой и фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, криминалистике.

ПУНО для медико-биологических исследований производятся многими зарубежными и российскими фирмами. В 1991 г. в МГТУ им. Н.Э.Баумана совместно с предприятием "СТМ" было создано автономное программируемое прецизионное устройство нагрева и охлаждения "ЦиклоТемп-106".

Выполнение требований, предъявляемых новыми технологиями, затруднено из-за высокой себестоимости, большой тепловой инерционности и малой вместимости существующих устройств. Поэтому важно еще на этапе проектирования оценить точность поддержания температуры, скорость нагрева и охлаждения на рабочих режимах, рекомендовать схему конструктивного исполнения, теплофизические и конструктивные параметры нового устройства в соответствии с предъявляемыми повышенными требованиями к его рабочим параметрам.

В существующем теоретическом описании прецизионных устройств нагрева-охлаждения, реализующих пневматическую, гидравлическую либо твердотельную схемы рабочего процесса, не учитываются нелинейные нестационарные процессы теплообмена при совместной работе различных элементов устройства. Поэтому актуальным является исследование рабочих процессов с целью повышения эффективности работы прецизионных устройств нагрева-охлаждения, математическое моделирование теплообмена, учитывающее отмеченные особенности, позволяющее рассчитать рабочие параметры при известных параметрах конструкции.

Цель работы

Повышение эффективности ПУНО медико-биологического назначения.

Задачи исследования

провести теоретические исследования внутренних процессов в ПУНО;

создание методики расчета ПУНО медикобиологического назначения;

исследовать тепловое взаимодействие элементов ПУНО на различных режимах работы;

исследовать влияние конструктивных параметров на рабочие характеристики ПУНО с целью создания высокоэффективного ПУНО.

Научные положения и их новизна

1. Создана пространственная математическая модель теплового
взаимодействия элементов термоэлектрического прецизионного устройства
нагрева и охлаждения.

Модель впервые позволяет рассмотреть тепловое состояние ПУНО совместно с термоэлектрическим преобразователем и системой теплоотвода на нестационарных режимах работы устройства.

2. Создан метод расчета для определения теплового состояния ПУНО
в пространственной постановке, сочетающий в себе конечноэлементную и
конечно-разностную дискретизацию и использующий технологию численных
расчетов на несогласованных сетках.

Метод впервые позволил решить задачу взаимного влияния отдельных элементов на работу ПУНО в целом на нестационарных режимах работы устройства.

3. Разработана методика расчета целого класса термоэлектрических
прецизионных устройств.

Методика впервые позволяет с высокой точностью определять температуру и тепловые потоки в ПУНО на нестационарных режимах работы устройства.

Практическая ценность

Применение разработанной методики расчета и созданного профаммного обеспечения позволили:

исследовать влияние конструктивных параметров радиатора и теплоизоляции на рабочие характеристики разрабатываемого устройста (точность поддержания температуры, скорость изменения температуры объекта теплового воздействия, минимальную температуру на режиме захолаживания);

создать новое эффективное ПУНО для ПЦР-диагностики;

уменьшить количество экспериментальных исследований при проектировании новых конструкций термоэлектрических ПУНО различного назначения и сократить сроки их разработки.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на научно-технических семинарах в МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 1996, 1997, 1998, 1999 гг.). Результаты диссертации внедрены на предприятии "СТМ" (г. Москва), а также использованы при выполнении государственного контракта №6/1 от 24 декабря 1998 г. "Приборы для сиквенирования и анализа ДНК".

Публикации

По результатам проведенных исследований опубликовано 3 статьи, составлен научно-технический отчет "Исследование и расчет динамического режима работы исполнительного устройства блока нагрева и охлаждения многоканального программируемого прецизионного термостата на базе термоэлектрических модулей"- МГТУ. НИИ Э;- Э 2/205; № ГР 01980001196; Инв. № 0298000460. М, 1997. - 160 с.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. По объему работа состоит из 98 страниц текста, 41 рисунка, 5 таблиц, библиография насчитывает 61 наименование.