【摘要】：21世紀,細胞療法發(fā)展迅速,可能成為人類治療的主要方式之一。為了擁有充足的細胞來進行細胞治療,需對細胞進行存儲,以備不時之需。細胞儲存通常需要經過兩個過程,一個是降溫過程,一個是保溫過程,首先將細胞降溫,達到需要的儲存溫度,再將其放入低溫儲存箱中進行儲存。因此,需要實現(xiàn)細胞儲存的兩個設備,包括降溫設備與保溫設備。若降溫過程不穩(wěn)定,存在過大的溫度波動,則會對生物細胞存活產生嚴重威脅。本文針對降溫過程開展研究,設計低溫箱的降溫系統(tǒng),保證降溫過程的合理性。為制定低溫箱降溫過程的控制策略,即可在給定低溫箱內溫度變化要求的情況下,獲得對降溫工質進行調節(jié)的閥門開度變化規(guī)律。首先,本文通過理論建模與實驗結合的方法,獲得了箱內特征點溫度變化與氣液換熱器混合出口流量、溫度的變化關系。其次,對于混合出口溫度、流量的控制,本文通過對汽化器和板式換熱器建立了動態(tài)模型,研究其換熱特性,最終建立對整個系統(tǒng)的控制策略。具體過程如下:基于現(xiàn)有對于結霜工況下汽化器的換熱研究獲得的液相、氣液兩相以及氣相段的等效傳熱系數(shù),并依據(jù)能量守恒原則建立的物理模型,使用MATLAB對汽化器實際運行過程進行模擬,從而獲得汽化器入口液氮流量與出口工質溫度的動態(tài)響應關系。對液氮與氮氣在板式換熱器內的換熱過程進行建模分析,獲得不同液氮及氮氣入口流量情況下,換熱器出口溫度的動態(tài)變化關系,進而為制定相應的控制策略提供理論指導。最后,在對汽化器和板式換熱器進行換熱特性研究的基礎上,制定了整個系統(tǒng)的控制策略,將已知的箱體內部溫度變化規(guī)律作為輸入參數(shù),經過模型求解出相應的閥門控制策略,將策略應用于實際運行過程,并將所獲得的結果與預期的低溫箱內溫度變化進行比較。結果表明,實驗值與預期值的變化趨勢基本一致。由于數(shù)值模擬中進行了適當?shù)幕?使得實驗結果存在一定的偏差,但是最大誤差不超過預期值的10%,說明該方法能較好地實現(xiàn)低溫箱的降溫過程。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH79
【圖文】：

上海交通大學碩士學位論文第二章 低溫生物儲存箱硬件介紹及系統(tǒng)模型建簡介涉及一套具有溫度梯度的低溫空間環(huán)境系統(tǒng)，如圖 2-1 所示。主要由低溫箱、低溫供給系統(tǒng)、控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成。低材料、送風孔板、低溫觀察窗以及壁面電加熱片等；低溫供給罐、板式換熱器、汽化器、液氮閥等；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由溫器和電腦主機等構成。為了滿足箱內是低溫的目的，液氮與氮氣之后，通過送風孔板進入箱內。同時，為了防止箱內上方機度環(huán)境中，需要在箱內上方通入常溫氮氣，使得箱內形成溫度

三章 重要部件及系統(tǒng)換熱特性分析換熱器作為系統(tǒng)的重要部件，對其換熱特性進行對兩者進行建模，分析獲得其穩(wěn)態(tài)輸出特性與動的換熱特性進行分析。參數(shù)汽化器具有非常簡明的結構，由換熱管按照等距具有很高的熱效率，換熱器芯管采用不銹鋼管。低溫設備有限公司生產的 QQNG-2000/1.2 空溫式 3-1所示。汽化器尺寸（mm）1620*770*490，整。管內外徑分別是 28 mm和 32 mm，安裝有 8 翅為 2 mm，翅片管采用鋁合金材質。

【參考文獻】

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1 黃永帥;姜未汀;韓維哲;史文斯;;板式換熱器兩相流換熱和壓降性能綜述[J];制冷與空調;2015年11期

2 鄭R

本文編號：2730066