SU1745219A2

SU1745219A2 - Система осушки и охлаждени воздуха в теплоизолированной камере

Info

Publication number: SU1745219A2
Application number: SU894754615A
Authority: SU
Inventors: Александр Юрьевич Баранов
Original assignee: Ленинградский технологический институт холодильной промышленности
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Изобретение относитс к медицинской технике, в частности к оборудованию, обеспечивающему использование в физиотерапевтических цел х криогенных температур, и позвол ет экономить криоагент при проведении общего криотерапевтического воздействи , поскольку обеспечивает рекуперацию холода, затраченного на подготовку (осушку и охлаждение) воздуха, которым заполн ют камеру 1 дл размещени пациента в ходе проведени криотерапевтических процедур. Рекупераци холода осуществл етс после процедуры при опорожнении камеры 1 от холодного воздуха , который посредством реверсивных источников давлени 5 и 6 откачивают в атмосферу. В слое теплоаккумулирующей насадки (ТАН) 3 обеспечиваетс конвективный теплообмен между эвакуируемым из камеры 1 воздухом и поверхностью ТАН 3, при : котором воздух подогреваетс , а ТАН 3 охлаждаетс . Дл сокращени времени подготовки сло ТАН 3 к проведению следующего криовоздействи в потоке воздуха, откачиваемого из камеры 1, распыл ют криоагент, подаваемый в слой ТАН 3 по линии 10. Подвод криоагента обеспечивает компенсацию, потерь холода в ходе криовоздействи . В результате этого в ходе опорожнени камеры 1 слой ТАН 3 уже подготовлен к проведению очередного воздействи . 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

±

01

ю

ч

ю

а

/

Г

Рп.1

Изобретение относитс к медицинской технике, в частности к оборудованию, обеспечивающему использование в физиотера- певшческих цел х криогенных температур, и вл етс усовершенствованием изобретени по авт.св. № 1526664.

Устройство дл общей криотерапии по авт.св. 1526664 содержит св занные между собой соединительными лини ми побудитель расхода,слой теплоаккумули- рующей насадки, помещенной в теплоизолирующий корпус, снабженный линией подачи криоагента, и камеру дл размещени пациента. Особенностью данного устройства вл етс то, что процесс подготовки воздуха осуществл етс в слое теплоаккумулирующей насадки (ТАН), часть которой предварительно охлаждают жидким азотом. В охлажденном участке атмосферный воздух освобождаетс от влаги (вымораживанием), а его температура понижаетс доЭСЫОО К. Использование дл подготовки воздуха сло ТАН обеспечивает простоту и низкую стоимость устройства.

.Однако удельные затраты криоагента на проведение одного криовоздейстеи в данном устройстве достаточно велики (8-10 кг). Это св зано с нерациональным сбросом воздуха из камеры по окончании процедуры , при котором в окружающей среде рассеиваетс 3,5 -5,5 кг воздуха с температурой 100-115 К, что равносильно потере 700- 1000 кДж холода, затраченного на получение воздуха. Кроме того, в данном устройстве дл охлаждени теплоаккумули- рующей насадки предложен способ орошени ее жидким азотом, что не позвол ет использовать дл отвода тепла пары криоагента , количество которых не обеспечивает удовлетворительного конвективного теплообмена с поверхностью ТАН. Низкое паровы- деление при орошении сло жидким криоагентом вл етс следствием пленочного кипени жидкого азота, которое доминирует в процессе охлаждени . В результате удельные затраты криоагента оказываютс в 8-10 раз выше минимальных расчетных значений .

Целью изобретени вл етс экономи криоагента.

Дл этого система снабжена расположенным с другой стороны корпуса тепло- массообменного аппарата дополнительным входом, св занным с дополнительным источником давлени , при этом оба источника давлени выполнены реверсивными, а выход системы и вход патрубка размещены на равноудаленном от входов рассто нии. Система может быть снабжена запорным элементом , установленным на ее выходе, а

источники давлени могут быть св заны с атмосферой посредством общего трубопровода .

Использование в системе располрженного с другой стороны корпуса тепломассо- обменного аппарата дополнительного входа, св занного с дополнительным источником давлени , при том, что оба источника давлени выполнены реверсивными, а выход системы и вход патрубка размещены на равноудаленном от входов системы рассто нии , позвол ет использовать тепломассо- обменный аппарат не только дл осушки и охлаждени воздуха, направл емого в камеру дл проведени криовоздействи , но и дл рекуперации холода, аккумулированного поданным в камеру воздухом после проведени процедуры. Дл этого воздух из камеры откачивают в атмосферу через слой

теплоаккумулирующей насадки, т.е. стимулируют подвод тепла от насадки к потоку воздуха. Рекупераци холода снижает затраты криоагента на подготовку сло тепло- аккумулирующей насадки к следующему

криовозДействию, а следовательно, и удельные затраты криоагента. Оптимальные услови теплообмена достигаютс в том случае, когда линии подачи криоагента и соединени сло теплоаккумулирующей насадки с

камерой дл пациента введены в теплоизолирующий корпус на участке, равноудаленном от источников давлени , т.к. в этом случае температурные пол в слое теплоаккумулирующей насадки симметричны относительно линии подачи криоагента, причем участок с минимальной температурой непосредственно прилегает к линии, соедин ющей слой насадки с камерой дл размещени пациента. Установка на линии

соединени сло теплоаккумулирующей насадки с камерой запорного элемента, а также соединение источников давлени с атмосферой посредством общего трубопровода , предупреждает испарение криоагента

за пределами сло насадки и снижает затраты криоагента при первичном охлаждении сло теплоаккумулирующей насадки, когда посредством переключени источников давлени в слое создают возвратно-постунательное движение газа, а криоагент распыл ют в газовом потоке.

На фиг. 1-4 изображена предлагаема система в различных режимах работы; на фиг.1-2 - режим первичного охлаждени сло теплоаккумулирующей насадки; на фиг.З - режим наполнени камеры подготовленным воздухом в начале процедуры; на фиг.4 - режим рекуперации холода при опорожнении камеры.

Система (см. фиг.1) соединена с камерой 1 дл размещени пациента через линию 2. Теплоаккумулирующа насадка 3 размещена в теплоизолированном корпусе 4. К торцовым сечени м последнего подключены реверсивные источники давлени 5 и 6. На линии 2 предусмотрен фильтр 7 и может быть установлено запорное устройство 8. Реверсивные источники давлени 5 и 6 сообщаютс с атмосферой через общий трубопровод 9. Лини 10 подачи криоагента введена в корпус 4 в одном сечении с линией 2 на участке, равноудаленном от источников давлени 5 и 6.

При первичном охлаждении сло насадки , периодически переключа направление подачи источников давлени (см. фиг.1), в корпусе 4 создают возвратно-поступательное движение воздуха со средней скоростью фильтрации 2-3 м/с. Запорное устройство 8 отсекает камеру 1 от сло насадки 3. По линии 10 в слой подают жидкий криоагент, который, смешива сь с газовым потоком, испар етс . Значительна скорость фильтрации газового потока обеспечивает удовлетворительный конвективный теплообмен между газом и поверхностью насадки, что позвол ет использовать дл охлаждени насадки не только процесс испарени криоагента, но и процесс перегрева его паров от состо ни насыщени до 270-280 К. Периодическое изменение направлени подачи газовой смеси (см. фиг.2) обеспечивает постепенное снижение температуры потока в точке подвода криоагента, что достигаетс за счет теплообмена с расположенными до линии 10 сло ми теплоаккумулирующей насадки 3. Процесс первичного охлаждени продолжают до получени в слое насадки участка с заданной температурой и размерами, достаточного дл подготовки воздуха в режиме криовоздействи . При первичном охлаждении сло теплоаккумулирующей насадки газ, откачиваемый источником давлени 5 (см. фиг.1), поступает в линию 10, откуда источником давлени вновь нагнетаетс в слой насадки 3. В этом слое происходит непрерывное испарение криоагента, поэтому в зоне первичного охлаждени через слой циркулируют только пары азота, т.е. исключаетс внос влаги из атмосферы. Кроме того, в случае соединени реверсивных источников давлени 5 и б посредством общей линии 10, уменьшаютс потери холода (затраты криоагента), от рекуперации.т.к. недогретый в слое теплоаккумулирующей насадки 3 поток газа вновь нагнетаетс в слой одним из источников. Симметричное расположение источников давлени 5 и 6

относительно линий подачи криоагента и соединени сло теплоаккумулирующей насадки с камерой дл размещени пациента обеспечивает симметрию температурного 5 пол в слое теплоаккумулирующей насадки относительно линий 2 и 10, причем минимальна температура частиц сло насадки 3 достигаетс в точке ввода указанных линий в корпус 4. Возможно исполнение системы

0 без запорного устройства. В этом случае поступление холодного потока в линию 2 предупреждаетс разрежением, которое создаетс в точке соединени насадки, помещенной в корпус 4, при работе источника

5 давлени 5 (см. фиг.1).

Дл проведени криовоздействи в камеру 1 источниками давлени 5 и 6 подают охлажденный и осушенный в слое насаДки 3 атмосферный воздух. При этом устройство 8

0 открыто, а фильтр 7 обеспечивает очистку воздуха от кристаллов воды. Подготовленный воздух накапливаетс в нижней части камеры 1 и вытесн ет ее первичную атмосферу через негерметичное сечение в окру5 жающую среду. Продолжительность наполнени камеры от 1 до 30-60 с.

Дл вторичного использовани холода , затраченного на подготовку воздуха при наполнении камеры 1, холодный ооз0 дух из камеры откачивают по окончании криовоздействи через слой теплоаккумулирующей насадки 3. Откачка обеспечиваетс за счет работы реверсивных источников давлени 5 и 6 (см. фиг.4). При

5 контакте с теплоаккумулирующей насадкой воздух подогреваетс до температуры, близкой к 270 К. Дл покрыти потерь холода в откачиваемый воздушный поток подают жидкий криоагент, который, испар сь, по0 нижает начальную температуру потока до 80 К, что позвол ет одновременно с откачкой восстановить в слое насадки 3 охлажденный участок, необходимый дл проведени последующего криовоздейст5 ви . После полного удалени холодного воздуха из камеры 1 источники давлени 5 и 6 останавливают, устройство 8 закрывают, а пациент покидает камеру через дверь. Система готова дл проведени очередного

0 криовоздействи .

При большой продолжительности паузы между криовоздействи ми температура насадки на охлажденном участке может повыситьс из-за подвода тепла от окружающей

5 среды, в этом случае необходимо восстановить размеры и температуру участка, исполь- зу возвратно-поступательный режим подачи газа (см. первичное охлаждение).

С помощью предлагаемой системы уменьшают количество криоагента, расходуемого на проведение одного криовоздей- стви (удельные затраты криоагента), достигаемое прежде всего за счет прекращени сброса холодного воздуха в окружающую среду после проведени процедуры. Регенераци холода, достигаема за счет откачки отработанного воздуха через слой теплоакку- мулирующей насадки, на 80-90% снижает удельные затраты криоагента и упрощает эксплуатацию системы. Так, благодар распылению в потоке отработанного воздуха криоагента удаетс объединить процессы регенерации холода и промежуточного (межциклового) охлаждени сло теплоакку- мулирующей насадки. Причем услови теплообмена между насадкой и криоагентом в этом случае оптимальные, Нар ду со снижением затрат криоагента на межцикловое охлаждение теплоаккумулирующей насадки удельные затраты криоагента уменьшаютс за счет оптимизации процесса теплообмена в режиме первичного охлаждени сло теплоаккумулирующей насадки, достигнутой путем организации квазициклического возвратно-поступательного движени потока газа.

Симметричное размещение охлажденного участка теплоаккумулирующей насадки относительно линии подачи подготовленного воздуха в камеру позвол ет вести подачу воздуха одновременно двум ветв ми (от двух источников), что позвол ет свести к минимуму длину пути, который проходит подготавливаемый воздух в слое теплоаккумулирующей насадки, и гидравлическое сопротивление, преодолеваемое источниками давлени , которое уменьшаетс до 400-700 Па и может быть покрыто осевым вентил тором. Использование осевых вентил торов снижает затраты на изготовление и

упрощает организацию технологических переключений (реверс).

Существенным техническим преимуществом системы вл етс отсутствие в ее работе технологических пауз. Сразу после

опорожнени камеры от холодного воздуха и выхода пациента система готова дл проведени новой процедуры, что значительно увеличивает ее пропускную способность. Реальна кратность процедур 10-20 в час (у

прототипа 4-5).

Claims

Формула изобретени 1. Система осушки и охлаждени воздуха в теплоизолированной камере по авт.св. Ms 1526664, отличающа с тем, что,

с целью экономии криоагента, она снабжена расположенным с другой стороны корпуса тепломассообменного аппарата дополнительным входом, св занным с дополнительным источником давлени , при

этом оби источника давлени выполнены реверсивными , а выход системы и вход патрубка дл подачи криоагента размещены на равноудаленном от входов системы рассто нии .
2. Система по п.1,отличающа с тем, что она снабжена запорным элементом , установленным на ее выходе.
3. Система по п. 1,отличающа с тем, что источники давлени св заны с атмосферой посредством общего трубопровода .

Фаг Ч