Система охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері
Номер патенту: 52641
Опубліковано: 15.01.2003
Автори: Івченко Сергій Миколайович, Івченко Микола Федорович
Формула / Реферат
1. Система охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері, що містить теплообмінник-акумулятор і теплоізольовану камеру, яка відрізняється тим, що додатково містить компресійну систему охолодження, а як теплообмінник-акумулятор використовується випарник компресійної системи охолодження, при цьому теплообмінник-акумулятор розташовано всередині теплоізольованої камери, в її верхній частині, а його ребра виконані товщиною 2-4 мм.
2. Система охолодження повітря до кріогенних температур за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить буферну камеру, з'єднану з теплоізольованою камерою.
Текст
1 Система охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері, що містить теплообмінник-акумулятор і теплоізольовану ка меру, яка відрізняється тим, що додатково містить компресійну систему охолодження, а як теплообмінник-акумулятор використовується випарник компресійної системи охолодження, при цьому теплообмінник-акумулятор розташовано всередині теплоізольованої камери, в и верхній частині, а його ребра виконані товщиною 2 - 4мм 2 Система охолодження повітря до кріогенних температур за п 1, яка відрізняється тим, що додатково містить буферну камеру, з'єднану з теплоїзольованою камерою Винахід відноситься до галузі медичної техніки і може бути використаний для охолодження повітря в системах загальної крюекстремальної терапії ВІДПОВІДНО З дослідженнями в галузі крюмедицини (Головко Г А и др Достижения практической криомедицины Холодильное дело - М 1997, №5, стр 6 - 8) час знаходження пацієнта в камері крюекстремальної терапії (ККЕТ) може становити від 1 до 5 хвилин при температурі від - 190°С до - 80°С ВІДПОВІДНО Більш висока температура середи різко знижує терапевтичний ефект ВІДОМІ системи для проведення крюпроцедури передбачають використання рідкого азоту Найбільш близьким технічним рішенням є система осушення та охолодження повітря в теплоізольованій камері, що описана в авторському СВІДОЦТВІ СРСР №1526664, МПК А61В17/36, А61Н7/00, опубл 07 12 89 Система має джерело тиску, що з'єднане з тепломасообмінним апаратом, що складається з багатошарової теплоакумуляційної насадки, розміщеної в корпусі Апарат має патрубок, призначений для подачі крюагента в шар насадки Вихід апарату з'єднаний теплоізольованою камерою трубопроводом, введеним в камеру в нижній и частині Недоліком описаної системи є те, що охолодження повітря до кріогенних температур відбувається за рахунок використання такого крюагента, як рідкий азот Враховуючи значну вартість цього крюагента, витрати на його транспортування та збереження, собівартість крютерапевтичної процедури досягає значних величин До того ж залишкова КІЛЬКІСТЬ рідкого азоту (особливо при використанні великих ємностей для транспортування та збереження) завжди буде збагачена домішками кисню, а останній вже є вогненебезпечним, як активний окислювач Для усунення вказаних недоліків пропонується використання для охолодження теплоізольованої камери та пацієнта, що в ній знаходиться, низькотемпературної компресійної машини, пристосованої для специфічних режимів роботи камери крюекстремальної терапії, що значно знизить собівартість крюпроцедури Задачею винаходу є створення системи охолодження повітря, в якій шляхом зміни принципу охолодження теплообмінника-акумулятора, а також конструктивних особливостей виконання елементів, досягається швидке охолодження теплоізольованої камери до заданих кріогенних температур і підтримку їх певний проміжок часу холодом, отриманим компресійною системою незначної потужності Технічний результат досягається тим, що система охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері, що містить теплообмінник-акумулятор і теплоізольовану камеру, згідно винаходу додатково містить компресійну О (О ю 52641 систему охолодження, а як теплообмінникакумулятор використовується випарник компресійної системи, при цьому теплообмінникакумулятор розташовано всередині теплоізольованої камери, в и верхній частині, а його ребра виконані товщиною 2 - 4мм Додаткову економію холоду забезпечує введення до конструкції буферної камери, з'єднаної з теплоізольованою камерою Під час заходження пацієнта в камеру крізь двері відбувається втрата холоду в навколишнє середовище, результатом чого є підвищення у ній температури Пацієнт, що зайшов у камеру, також являє собою значне джерело тепла, що постійно і інтенсивно виділяється Як наслідок, температура в камері підвищується і не відповідає необхідним технічним умовам 3 урахуванням того, що тривалість крюпроцедури обмежена від 1 до 5 хвилин, для відновлення необхідного режиму в короткий проміжок часу та інтенсивного охолодження пацієнта необхідна значна холодопродуктивність системи Розрахунки показують, що для швидкого охолодження камери після входження до неї пацієнта значення холодопродуктивності компресійної системи повинно бути більше 2кВт Враховуючи, що ККД холодильного циклу на багатокомпонентних сумішах у діапазоні температур близько - 140°С приблизно становить 5 - 7%, необхідна для проведення процесу потужність компресійної системи повинна становити близько 40 - 45кВт Реалізацію та експлуатацію такої установки важко здійснити Проведення кріотерапії у діапазоні температур від мінус 140°С до мінус 190°С потребує використання компресійної системи ще більшої потужності, оскільки ККД и компресійного циклу ще менший Тому з позицій собівартості отримання холоду в компресійному циклі, як кращий варіант, винаходом пропонується проводити кріотерапію у діапазоні температур від мінус 80°С до мінус 140°С (час перебування у камері при таких температурах допускається 3-5 хвилин) Однак, це не означає, що згідно з запропонованим винаходом не можна створити систему охолодження повітря - в діапазоні температур - 140°С 190°С, й тому не повинно звужувати обсяг правової охорони Для можливості використання компресійної системи меншої потужності винаходом пропонується, як і у прототипі, проводити процес у два етапи, а саме I — акумулювання холоду теплообмінникомакумулятором, II — інтенсивне охолодження об'єму камери і пацієнта з моменту входження пацієнт до камери, але яктеплообмінник-акумулятор використовувати не теплоакумуляційну насадку, а випарник компресійної системи, ребра якого розраховані не лише з умови оптимальної теплопроводності, а й із урахуванням масової теплоємності Це дозволить як зменшити витрати холоду в навколишнє середовище, так і акумулювати необхідну КІЛЬКІСТЬ холоду компресійного циклу для швидкого охолодження камери до необхідних кріогенних температур з підтримкою їх певний проміжок часу Для отримання масової теплоємності, яка забезпечує необхідну холодопродуктивність, товщи ну ребер випарника необхідно збільшити в 10 — 20 разів, що буде становити 2 — 4мм У цьому випадку холодопродуктивність випарника може в 2 та більше разів перевищувати холодопродуктивність власне самого компресійного циклу Холодопродуктивність, яку на період знаходження пацієнта забезпечує випарник, завдяки миттєвому імпульсному виділенню ним акумульованого холоду, дає змогу швидко відновити необхідну для крюекстремальної терапії температуру без підвищення холодопродуктивності самої системи охолодження, що робить можливим зтехнікоекономічних позицій використання для охолодження камери крюекстремальної терапії компресійної системи Виконання ребер випарника з більшою товщиною не ефективно, оскільки це приведе до значного зменшення теплообмінної поверхні Виконання ж ребер з меншою товщиною не дозволить отримати бажаного збільшення холодопродуктивності випарника порівняно з холодопродуктивністю усієї компресійної системи охолодження Під час знаходження пацієнта у камері крюекстремальної терапії (ІІ-й етап) повітря, що спрямовано на випарник вентилятором, відбирає холод, акумульований на ньому на протязі 1-го етапу, і, виходячи з законів конвекції, спускається донизу, охолоджуючи об'єм камери На відміну від прототипу, в якому накопичення холоду теплообмінником-акумулятором відбувається під час 1-го етапу, охолодження випарника відбувається як під час 1-го, так і під час ІІ-го етапів, оскільки холод здобувається у компресійному циклі 3 тієї ж причини, холод холодагента не втрачається в довкілля, а повертається знову до циклу Важливим є те, що за умови, що після акумулювання випарником холоду його холодопродуктивність протягом 4 хвилин (з розрахунку, що температура в ККЕТ становить близько - 140°С) буде більшою за холодопродуктивність усієї системи у 2 та більше разів, і враховуючи те, що для забезпечення швидкого охолодження його холодопродуктивність повинна становити понад 2кВт, для охолодження теплоізольованої камери досягається можливість використання компресійної системи з холодопродуктивністю близько 1кВт і, ВІДПОВІДНО, питомою потужністю близько 15 - 20кВт При цьому, час 1-го етапу у стільки разів більше часу ІІ-го етапу, у скільки разів імпульсна холодопродуктивність теплообмінника-акумулятора більша за холодопродуктивність компресійної системи Так, наприклад, якщо імпульсна холодопродуктивність теплообмінника-акумулятора становить 2,5кВт, а холодопродуктивність компресійної системи — 1кВт, то коефіцієнт пропорційності дорівнює приблизно 2,5 У цьому випадку, якщо час процедури - 4 хвилини, то час акумулювання холоду буде близько 10 хвилин Введення до конструкції буферної камери, з'єднаної з теплоізольованою камерою, дозволить за рахунок створення проміжного ступеня, на якому є можливість установити температуру повітря нижче за навколишню, додатково зменшити втрати тепла в довкілля при відчиненні дверей теплоізольованої камери, оскільки зміняться умови кон 52641 векцм повітря Це, в свою чергу, також дозволить зменшити потужність компресійної системи Схема роботи системи охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері представлена на кресленні (Фіг) Система охолодження повітря включає компресійно-конденсаційний блок 1, теплоізольовану камеру 2 з дверима У верхній частині камери 2 розміщено випарник 3, що виконує роль теплообмінника-акумулятора, принаймні один вентилятор 4 з напрямними 5, що створюють контур примусової циркуляції повітря в камері Для вдихання повітря пацієнтом передбачене вікно 6 Часним випадком винаходу є система охолодження повітря, що додатково містить буферну камеру (на малюнку не зображено), через яку пацієнт потрапляє до теплоізольованої камери 2 Для щілин, через які повітря нагнічується вентилятором 4 до випарника 3 й опускається від нього донизу, для зменшення втрат холоду може бути застосований механізм зачинення жал юзів, що ВІДДІЛЯЮТЬ випарник від загального об'єму камери (на малюнку не зображено), на період акумулювання холоду та заходження пацієнта до камери Система працює таким чином При вмиканні компресора 1 починається холодильний цикл компресійної машини Під дією тиску суміш багатокомпонентних холодильних речовин починає циркулювати по холодильному контуру системи, охолоджуючи випарник 3, що розміщений в верхній частині теплоізольованої камери 2 В період виходу системи на режим відбуваєть ся охолодження випарника 3, повітря всередині камери та конструктивних елементів камери Час виходу на режим залежить від холодопродуктивності холодильної установки, маси повітря в камері та масової теплоємкості конструктивних елементів камери Після досягнення на випарнику необхідної температури в діапазоні від мінус 80°С до мінус 140°С камера вважається готовою до крюекстремальної терапії Готовність до роботи системи фіксується без пацієнта Після входження пацієтна до камери 2 (безпосередньо або через буферну камеру) вмикається принаймні один вентилятор 4, що у ній встановлено, для створення контуру примусової циркуляції повітря в камері Повітря, що нагнічується вентилятором, протікає вздовж усієї розвиненої теплообмінної поверхні випарника 3 і за рахунок теплообміну з нею охолоджується Після удару у стінку камери 2 динамічний потік руйнується і повітря по напрямним 5 опускається донизу, швидко охолоджуючи весь об'єм камери і підтримуючи досягнену в ній температуру необхідний проміжок часу Після виходу пацієнта з камери знов починається 1-й етап — етап акумулювання холоду до наступної крюпроцедури Запропонована система охолодження до кріогенних температур забезпечить швидкодію системи в мінімальний проміжок часу та значно знизить витрати на проведення крюпроцедур у камері крюекстремальної терапії 6 Фіг ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)236-47-24
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюSystem for cooling air to cryogenic temperatures in thermally insulated chamber
Автори англійськоюIvchenko Mykola Fedorovych
Назва патенту російськоюСистема охлаждения воздуха до криогенных температур в теплоизолированной камере
Автори російськоюИвченко Николай Федорович
МПК / Мітки
МПК: A61G 10/02, F25D 13/00, A61B 18/02
Мітки: кріогенних, теплоізольованій, система, охолодження, повітря, температур, камери
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/3-52641-sistema-okholodzhennya-povitrya-do-kriogennikh-temperatur-u-teploizolovanijj-kameri.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система охолодження повітря до кріогенних температур у теплоізольованій камері</a>
Попередній патент: Легкий будівельний елемент та спосіб будівництва будівель з його використанням
Наступний патент: Консерваційне мастило
Випадковий патент: Автоматичний комплекс вирішення вогневих задач по наземним цілям