【摘要】：21世紀(jì),細(xì)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(xì)胞來進(jìn)行細(xì)胞治療,需對(duì)細(xì)胞進(jìn)行存儲(chǔ),以備不時(shí)之需。細(xì)胞儲(chǔ)存通常需要經(jīng)過兩個(gè)過程,一個(gè)是降溫過程,一個(gè)是保溫過程,首先將細(xì)胞降溫,達(dá)到需要的儲(chǔ)存溫度,再將其放入低溫儲(chǔ)存箱中進(jìn)行儲(chǔ)存。因此,需要實(shí)現(xiàn)細(xì)胞儲(chǔ)存的兩個(gè)設(shè)備,包括降溫設(shè)備與保溫設(shè)備。若降溫過程不穩(wěn)定,存在過大的溫度波動(dòng),則會(huì)對(duì)生物細(xì)胞存活產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。本文針對(duì)降溫過程開展研究,設(shè)計(jì)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(nèi)溫度變化要求的情況下,獲得對(duì)降溫工質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)的閥門開度變化規(guī)律。首先,本文通過理論建模與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法,獲得了箱內(nèi)特征點(diǎn)溫度變化與氣液換熱器混合出口流量、溫度的變化關(guān)系。其次,對(duì)于混合出口溫度、流量的控制,本文通過對(duì)汽化器和板式換熱器建立了動(dòng)態(tài)模型,研究其換熱特性,最終建立對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制策略。具體過程如下:基于現(xiàn)有對(duì)于結(jié)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(duì)汽化器實(shí)際運(yùn)行過程進(jìn)行模擬,從而獲得汽化器入口液氮流量與出口工質(zhì)溫度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系。對(duì)液氮與氮?dú)庠诎迨綋Q熱器內(nèi)的換熱過程進(jìn)行建模分析,獲得不同液氮及氮?dú)馊肟诹髁壳闆r下,換熱器出口溫度的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系,進(jìn)而為制定相應(yīng)的控制策略提供理論指導(dǎo)。最后,在對(duì)汽化器和板式換熱器進(jìn)行換熱特性研究的基礎(chǔ)上,制定了整個(gè)系統(tǒng)的控制策略,將已知的箱體內(nèi)部溫度變化規(guī)律作為輸入?yún)?shù),經(jīng)過模型求解出相應(yīng)的閥門控制策略,將策略應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)行過程,并將所獲得的結(jié)果與預(yù)期的低溫箱內(nèi)溫度變化進(jìn)行比較。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)值與預(yù)期值的變化趨勢(shì)基本一致。由于數(shù)值模擬中進(jìn)行了適當(dāng)?shù)幕?jiǎn),使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定的偏差,但是最大誤差不超過預(yù)期值的10%,說明該方法能較好地實(shí)現(xiàn)低溫箱的降溫過程。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH79
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 低溫生物儲(chǔ)存箱硬件介紹及系統(tǒng)模型建簡(jiǎn)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(gòu)成。低材料、送風(fēng)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(jī)等構(gòu)成。為了滿足箱內(nèi)是低溫的目的，液氮與氮?dú)庵�，通過送風(fēng)孔板進(jìn)入箱內(nèi)。同時(shí)，為了防止箱內(nèi)上方機(jī)度環(huán)境中，需要在箱內(nèi)上方通入常溫氮?dú)�，使得箱�?nèi)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(duì)其換熱特性進(jìn)行對(duì)兩者進(jìn)行建模，分析獲得其穩(wěn)態(tài)輸出特性與動(dòng)的換熱特性進(jìn)行分析。參數(shù)汽化器具有非常簡(jiǎn)明的結(jié)構(gòu)，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(shè)備有限公司生產(chǎn)的 QQNG-2000/1.2 空溫式 3-1所示。汽化器尺寸（mm）1620*770*490，整。管內(nèi)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(zhì)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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(diào);2015年11期

2 鄭R

本文編號(hào)：2730066