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低温治疗仪的改进研究

作　者: 吴东波
导　师: 张绍志
学　校: 浙江大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 低温治疗自复叠制冷混合工质数值模拟低温探头
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

低温治疗是利用低温冷冻方法杀伤破坏病变人体组织,以达到去除病变的目的。这是近代医学中发展较快的一门科学,可代替手术切除,具有操作方便、不出血、反应轻、安全性高等优点。目前已在普外科、脑外科、泌尿科、骨伤科、胸心外科、皮肤科、肿瘤科等科室的临床手术中得到应用。自复叠制冷技术采用非共沸混合工质为制冷剂,可获得-100℃以下的制冷温度。自复叠制冷系统由于只用到单级普通制冷压缩机,结构简单紧凑,可靠性高,作为低温治疗仪的冷源能带来很多好处。本文对前期的实验装置进行了改进实验研究,并对低温探头进行了数值模拟,具体进行了以下几个方面的工作：(1)对实验装置中的连接管进行了改进,提高了其保温效果和灵活性。重新设计了低温探头,并将改进前后系统的性能进行对比,发现改进后低温探头的冷冻能力得到明显提高。(2)通过混合工质的配比实验研究,采用四元混合工质时能使探头最低温度达到-130℃,并在-90℃获得18W左右的制冷量,探讨了混合工质中各组元的摩尔配比对系统性能影响的规律。(3)通过实验研究了环境温度变化对探头温度、系统的吸排气压力、排气温度等运行参数的影响。(4)用数值计算软件Fluent对低温探头附近的传热和流动进行了模拟,探讨了制冷剂的进口状态对探头冷冻能力及制冷剂压降的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
主要符号表  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-19
  1.1 研究背景  8
  1.2 低温治疗仪的发展及研究现状  8-10
  1.3 低温治疗仪的分类  10-17
    1.3.1 相变制冷低温治疗仪  10-14
    1.3.2 气体节流型低温治疗仪  14-17
    1.3.3 热电制冷低温治疗仪  17
    1.3.4 脉冲管低温治疗仪  17
  1.4 本文研究的主要内容  17-19
第2章理论基础  19-34
  2.1 低温治疗  19-22
    2.1.1 低温治疗的机理  19-21
    2.1.2 低温治疗的实施方法  21
    2.1.3 低温治疗的数学分析  21-22
  2.2 自动复叠制冷循环  22-26
    2.2.1 传统复叠制冷循环简介  22-23
    2.2.2 自动复叠制冷循环  23-26
  2.3 非共沸混合制冷剂  26-33
    2.3.1 非共沸混合制冷剂的气液平衡  27-29
    2.3.2 改进PT方程及有关参数的优化计算  29-31
    2.3.3 非共沸混合制冷剂的物性计算  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章实验研究  34-54
  3.1 实验装置  34-35
  3.2 实验装置部件  35-37
    3.2.1 制冷系统  35-36
    3.2.2 连接管  36
    3.2.3 低温探头  36-37
  3.3 实验装置测量系统  37-39
  3.4 实验准备及操作步骤  39-40
  3.5 实验结果及分析  40-53
    3.5.1 检验实验台改进后的效果  40-42
    3.5.2 不同配比对系统性能的影响  42-49
    3.5.3 环境温度对系统性能的影响  49-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章低温探头的数值模拟  54-65
  4.1 Fluent模拟概述  54-56
    4.1.1 多相流模型  54-55
    4.1.2 湍流模型  55-56
  4.2 低温探头的数学模型  56-60
    4.2.1 研究对象  56-57
    4.2.2 数学模型  57-60
  4.3 模拟计算结果及讨论  60-64
    4.3.1 不同入口温度对探头冷量及阻力的影响  60-62
    4.3.2 不同入口速度对探头冷量及阻力的影响  62-64
  4.4 数值模拟结果与实验值的对比分析  64
  4.5 本章小结  64-65
第5章总结与展望  65-67
  5.1 主要结论  65
  5.2 存在问题与展望  65-67
参考文献  67-72
攻读硕士期间发表的论文  72-73
致谢  73

低温治疗仪的改进研究

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