Диссертация (1026302), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Температурабез нагрузки достигала минус 145 ºС, с нагрузкой – минус 70 º С. Стоитотметить,чтоставиласьзадачакачественногосравнениярезультатовбез привязки к определенной координате на поверхности криоинструмента.Следовательно, целесообразно проводить все эксперименты по определениютемпературного распределения ближе к реальным условиям, то естьв модельной среде.Далее была проведена серия опытов на первом экспериментальноммодуле.Главнойзадачейпервогоопытаявлялосьопределениевлиянияразработанной конструкции крепления датчиков к криозонду на зонузамораживания.
Для выполнения этой задачи был поставлен эксперимент,в котором подключено два криозонда к установке Galil SeedNet, причемна втором зонде прикреплено несколько конструкций с температурнымидатчиками сопротивления на поверхность криоинструмента (Рисунок 3.6).93Рисунок 3.6. Эксперимент на модуле № 1Врезультатевыявлено,чтозоназамораживанияоткриозондас прикрепленными датчиками совпадает с точностью до 0,5 мм с зонойот криоинструмента без датчиков как в конце 1 цикла замораживания(10 минут), так и в конце второго цикла замораживания (10 минут) послеперерыва на оттаивание (5 минут, Рисунок 3.7).
Это доказывает возможностьиспользования данного типа крепления датчиков для регистрации значенийтемпературы на поверхности зонда от времени. Также в процессе данногоопыта с использованием видеофиксации по нарастанию зоны замораживаниябыла определена длина рабочей поверхности криохирургического инструмента.На Рисунке 3.8 показана зона заморозки на первых минутах процесса, покоторому видно, что рабочая длина криозонда IceRod составляет – 40 мм.Также это было продемонстрировано на других опытах. Значение былоподтверждено согласно находящимся на поверхности криозонда разметочным94рискам (Рисунок 3.9).Рисунок 3.7. Зона замораживания от зонда с и без датчиков в конце 2 циклазамораживанияРисунок 3.8. Рабочая длина IceRod (модуль № 1)95Рисунок 3.9. Рабочая длина криозонда IceRod (модуль № 2)Далее были проведены опыты непосредственно для определениятемпературы на рабочей поверхности криозонда IceRod.
В итоге обработкисерии экспериментов определена динамика изменения по времени температурывдоль рабочей поверхности криозонда IceRod. На Рисунке 3.10 показанозначение температур на различном расстоянии от кончика криозондана 600 секунде процесса замораживания.0Температура, ◦С-100510152025303540-20-30-40-50-60-70-80Расстояние от кончика зонда, ммРисунок 3.10.
Распределение температуры на 600 секунде на криозонде IceRod96Теплофизический расчет с использованием экспериментальных данных(раздел 2.7.1.) показал адекватность полученных опытных результатов(относительная погрешность по линейным размерам зоны замораживанияне превышает 3,5 %) и возможность их использования для моделированиянизкотемпературного воздействия на биоткани.Дополнительно в рамках проведенных экспериментальных работ былипроведены измерения расхода рабочего газа – аргона при эксплуатацииустановки Galil SeedNet.
Представлена Таблица 11 с экспериментальнымиданными по расходам, а также с рассчитанными значениями по падениюдавления для непрерывного режима подачи рабочего газа (100 % режим).Таблица 11.Расход одного криозонда IceRod№РежимРасход, кг/часопытаДиапазонПадениеВыбранноезначенийдавления,значение длярасходов,бар/часрекомендаций,кг/часбар/час(бар/мин)1100 %3±0,194 (∆=12,15 %)2100 %3,225±0,1502,806от 48,150(∆=9,1 %)÷3,375до 49,7223100 %50 (0,833)3±0,150 (∆=9,5 %)Определена зависимость падения давления газа в баллоне от времени и отколичества одновременно работающих криозондов IceRod (Рисунок 3.11).Показанызоныдопустимойработыустановкивзависимостиот начального давления аргона в баллоне и количества эксплуатируемыхкриоинструментов.
Минимально допустимое давление аргона для запускакриоаппарата составляет – 240 бар. Рисунок 3.11 является нагляднойпрактическойрекомендациейоперирующимврачамилиассистентамдля предоперационного планирования многозондового низкотемпературного97воздействия в плане расчета имеющегося запаса рабочего газа и допустимогок операции количества криозондов. Учитывая приведенные рекомендации,снижаетсярискнепредвиденнойнехваткирабочегогаза,повышаетсявероятность успешной криооперации с запланированными заранее режимамиработы.90,00320 бар граница80,00Падение давление, бар310 бар граница70,00300 бар граница60,0050,0040,0030,0020,0010,000,000,0020,0040,0060,0080,00100,00Время, мин123456789101112Граница 300 барГраница 310 барГраница 320 барРисунок 3.11.
Зависимость падения давления аргона в баллоне от времени и отколичества одновременно работающих криозондов3.3.2 Анализ результатов исследования на экспериментальном модуле № 2Проведен модельный эксперимент по замораживанию желатинового геля(95 % влагосодержание) с одним криозондом типа IceRod 1.5 на непрерывномрежиме подачи рабочего газа (Рисунок 3.12).98Рисунок 3.12. Общий вид криоаппаратуры модельного экспериментаВ модельной среде расположен криозонд в центре и 8 датчиковтемпературы, 4 в радиальном направлении от зонда и 4 в осевом (Рисунок 3.13,3.14).
Условная нумерация датчиков по горизонтали – 5, 6, 7, 8 находятсяна расстоянии 5; 10; 15 и 20 мм от поверхности зонда соответственнои по вертикали с 1 по 4 датчик на расстоянии 5; 10; 15 и 20 мм от кончика зондасоответственно.Рисунок 3.13. Схема эксперимента с 1 криозондом99Рисунок 3.14. Перед началом опыта с 1 зондомВремя эксперимента составило 600 сек. Зарегистрированы показаниятемпературы в местах расположения датчиков, а также размеры зоныТемпература, °Сзамораживания (Рисунки 3.15, 3,16).3020100-10 0-20-30-40100200300400500Время, секРисунок 3.15.
Показания температуры датчика 5600100Рисунок 3.16. Зона замораживания на 600 секундеРазмеры зоны замораживания в фронтальной проекции составили 24,8 на55,3 мм. Форма является эллипсоидом вращения с размерами 24,8 мм, 24,8 мм и55,3 мм.Далее был проведен модельный эксперимент с двумя криозондами типаIceRod 1.5 по замораживанию желатинового геля (95 % влагосодержание) нанепрерывном режиме подачи рабочего газа. В модельной среде былирасположены 2 криозонда и 4 датчика температуры между зондами, начинаяот кончика и далее с шагом 5 мм (Рисунки 3.17, 3.18).101Рисунок 3.17 Схема эксперимента с 2 криозондамиРисунок 3.18 Перед началом опыта с 2 зондамиВремя эксперимента составило 600 секунд.
Зарегистрированы значениятемпературы в местах расположения датчиков, а также размеры зонызамораживания (Рисунки 3.19, 3.20). Размеры зоны замораживания составили:57,1 мм; 59,4 мм и 37,7 мм.102Рисунок. 3.19 Зона замораживания в конце опыта на 600 секунде3020Температура, °С100-100100200300400-20-30-40-50-60Время, секРисунок. 3.20 Показания температуры датчикав контрольной точке5006001033.4 Описание экспериментального стенда для измерения теплофизическихсвойств биотканей. Методика проведения экспериментаИсследованиепроводилосьнатеплофизическихбазелабораториисвойствбиологическихтеплофизическихсвойствтканейпищевыхпродуктов в ФГБНУ ВНИХИ.
Стенд создан на основе дифференциальногосканирующего калориметра с внешними системами охлаждения и созданиярабочей среды, а также дополнительно включает: лабораторные весы,микроскоп и сушильный шкаф.Принцип действия калориметра основан на измерении разноститемператур между контейнером, в котором размещен исследуемый образец,и контейнером, в котором размещен образец сравнения. Возникшая разностьтемператур, с учетом калибровочного коэффициента, определяемого в процессепредварительной калибровки, является мерой теплового потока, поглощаемогоили выделяемого исследуемым образцом в процессе его нагрева илиохлаждения, а также в изотермическом режиме.Принципизмерениятемпературыфазовыхпереходовоснованна определении на кривой «тепловой поток – температура» точки началаотклонения от монотонности, определяемой пересечением экстраполяциинизкотемпературной ветви пика кривой с базовой линией.Конструктивно калориметр выполнен в одном металлическом корпусе,в котором находятся: измерительный блок с одной калориметрической ячейкой,размещенной внутри программно-управляемой печи, системы контролятемпературы образца, системы контроля атмосферы образца и автоматическойсистемы управления.Напереднейпанеликорпусакалориметрарасположенапанельуправления.
На задней панели корпуса калориметра расположены вводы дляподсоединения внешних устройств и штуцеры для подключения линийпрокачки хладоносителя и продувки инертным защитным газом.Калориметр функционирует под управлением программного обеспечения,104устанавливаемого на персональный компьютер, соединяемый с электроннымблоком управления и измерения посредством USB интерфейса. Программноеобеспечение позволяетосуществлятькалибровкукалориметра,заданиепараметров эксперимента, регистрацию, обработку и хранение результатов,а также их вывод на печать.На Рисунке 3.21 представлен внешний вид стенда дифференциальнойсканирующейкалориметрииивТаблице12составитехническиехарактеристики оборудования стенда.Рисунок 3.21 Внешний вид стенда дифференциальной сканирующейкалориметрииПоследовательность проведения эксперимента состоит из следующихэтапов.
Первый этап – подготовка измерительного стенда. ВключаютсяДСК-калориметр,лабораторныеэлектронныевесы,проверяютсяна работоспособность все составляющие стенда. Далее выбираются два тигля,которые будут использоваться в измерении и взвешиваются. Их переноскаосуществляетсястрогопинцетамибезсоприкосновениясруками.После взвешивания пустые тигли закладываются в измерительную ячейкуДСК-калориметра и посредством компьютерного обеспечения прибора задаетсяпрограмма скорости изменения температуры в измерительной ячейке.Охлаждение происходит с помощью жидкого и/или газообразного азотав зависимости от интервала низких температур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
