К специалистам «HILGRUP» обратилась компания-импортер, занимающаяся поставками медикаментов. Некоторые группы медицинских препаратов требуют соблюдения специальных температурных режимов транспортировки и, при отсутствии авторефрежираторов, доставка продукции конечному потребителю становится проблематичной. Представители Заказчика предлагали использовать контейнер из вспененного полистирола с сухим льдом в качестве аккумулятора холода, однако, необходимо было проверить эффективность данного решения перед его запуском в серийное производство.

Компания «HILGRUP» предложила комплексный подход к решению проблемы, включающий в себя предварительные расчеты и моделирование, экспериментальную проверку и оптимизацию конечного решения.

Этап 1. Предварительные расчеты и выявление проблемы

Исходя из геометрии контейнера, табличных физических свойств используемых материалов и уравнений термодинамики были проведены предварительные расчеты. В качестве исходных параметров, учитывая требования Заказчика, для расчетов были приняты следующие начальные значения:

  • Габаритные размеры контейнера, которые представлены на Рис. 1;
  • Материал контейнера: пенопласт (плотность 25 кг/м3, теплопроводность 0,039 Вт/(м*К));
  • Требуемый температурный режим в контейнере: + 2…+ 8° С;
  • Предельный температурный режим в контейнере: + 1…+ 15° С;
  • Источник холода (хладагент) – сухой лед;
  • Температура окружающей среды: + 22° С…+ 27° С;
  • Максимальная загрузка сухого льда в контейнер – 50 грамм;
  • Продолжительность транспортировки: 20-24 часа.

схема рус

Однако, уже первые предварительные расчеты показали, что при использовании в качестве хладагента сухого льда, не возможно выдержать температурный режим и необходимое время.

Проблема заключалась в слишком быстром испарении сухого льда, что приводило к переохлаждению перевозимых медицинских препаратов и сокращению времени удержания температуры в боксе до 5 часов, вместо требуемых 20 — 24-х.

Было необходимо искать другое решение.

Этап 2. Моделирование, тестовые расчеты и валидация решения

Специалисты «HILGRUP» построили термодинамическую модель контейнера и с помощью специальной программы провели компьютерную симуляцию температурных параметров внутри контейнера при заданной наружной температуре.

На компьютерной модели была проведена серия тестовых расчетов с различными сочетаниями геометрии и хладагентов. В результате был выявлен подходящий хладагент, который, теоретически, должен был обеспечить температурный режим на протяжении всего необходимого срока. Им оказался водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ, целлюлозогликолевая кислота,
6Н7О2(ОН)3-x(ОСН2СООН)x]n, где х = 0,08-1,5) — производная целлюлозы, в которой карбоксилметильная группа (-CH2-COOH) соединяется гидроксильными группами глюкозных мономеров.

Оптимизированный аккумулятор холода представлен на Рис. 2.

 

^858935AA27E05112B66D147B1BE3E1832525B3C78B94C8DB56^pimgpsh_fullsize_distr

Расчетное установившееся распределение температуры внутри контейнера представлено на рис. 3.

темпРезультаты моделирования показали, что время обеспечения заданного температурного режима составляет не менее 21 часа, при температуре окружающей среды 22° С. Учитывая суточное колебание температуры, укладку контейнеров и прочие параметры, прогнозируемое обеспечение температурного режима должно было составлять около 23 часов.

На основе проведенных расчетов был изготовлен контейнер с выбранным хладагентом и передан Заказчику для тестовой эксплуатации.

Компания-Заказчик провела внутреннюю валидацию предложенного решения. В целом, теоретические расчеты подтвердились на практике. Результаты экспериментальных замеров представлены на Рис. 4.

2

Этап 3. Модификация контейнера для достижения предельных показателей

В результате выполнения второго этапа, удалось увеличить время автономного удержания температурного режима за счет подбора сочетаний хладагента и геометрии контейнера. В целом, предложенное решение доказало свою жизнеспособность и Заказчик на эксперименте убедился в его перспективности. Однако, решение требовало дальнейшей оптимизации для гарантированного удержания температурного режима в течение 24-х часов при температуре окружающей среды 27° С.

Учитывая опыт создания и экспериментальной проверки контейнера, на третьем этапе в компьютерную модель были внесены изменения в конструкцию (изменена геометрия) и проведена серия расчетов с различным количеством используемого хладагента. Получившийся в результате образец с честью выдержал все испытания, показав параметры, превышающие требования Заказчика.

Заказчик высоко оценил работу специалистов компании «HILGRUP», используемые ими методы и подходы к решению задачи. Компьютерное моделирования помогло в разы удешевить процесс разработки контейнера, а точность построенной модели – безошибочно выявить хладагент с нужными параметрами. Заказчик запустил серийное производство разработанных контейнеров и активно использует предложенное решение при транспортировке медицинских препаратов в условиях отсутствия авторефрежераторов.

Если вас заинтересовала эта разработка, свяжитесь с нами!

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Сообщение