До фахівців «HILGRUP» звернулася компанія-імпортер, що займається поставками медикаментів. Деякі групи медичних препаратів вимагають дотримання спеціальних температурних режимів транспортування і, при відсутності авторефрижераторів, доставка продукції кінцевому споживачеві стає проблематичною. Представники Замовника пропонували використовувати контейнер зі спіненого полістиролу з сухим льодом в якості акумулятора холоду, проте, необхідно було перевірити ефективність даного рішення перед його запуском в серійне виробництво.

Компанія «HILGRUP» запропонувала комплексний підхід до вирішення проблеми, що включає в себе попередні розрахунки і моделювання, експериментальну перевірку і оптимізацію кінцевого рішення.

Етап 1. Попередні розрахунки і виявлення проблеми

Виходячи з геометрії контейнера, табличних фізичних властивостей використовуваних матеріалів і рівнянь термодинаміки були проведені попередні розрахунки. В якості вихідних параметрів, враховуючи вимоги Замовника, для розрахунків були прийняті наступні початкові значення:

  • Габаритні розміри контейнера, які представлені на Рис. 1;
  • Матеріал контейнера: пінопласт (щільність 25 кг / м3, теплопровідність 0,039 Вт / (м * К));
  • Необхідний температурний режим в контейнері: + 2 … + 8 ° С;
  • Граничний температурний режим в контейнері: + 1 … + 15 ° С;
  • Джерело холоду (холодоагент) – сухий лід;
  • Температура навколишнього середовища: + 22 ° С … + 27 ° С;
  • Максимальне завантаження сухого льоду в контейнер – 50 грам;
  • Тривалість транспортування: 20-24 години.

схема

Однак, вже перші попередні розрахунки показали, що при використанні в якості холодоагенту сухого льоду, неможливо витримати температурний режим і необхідний час.

Проблема полягала в дуже швидкому випаровуванні сухого льоду, що призводило до переохолодження перевізних медичних препаратів і скороченню тривалості утримання температури в боксі до 5 годин, замість необхідних 20 – 24-х.

Було необхідно шукати інше рішення.

Етап 2. Моделювання, тестові розрахунки та валідація рішення

Фахівці «HILGRUP» побудували термодинамічну модель контейнера і за допомогою спеціальної програми провели комп’ютерну симуляцію температурних параметрів всередині контейнера при заданій зовнішній температурі.

На комп’ютерній моделі була проведена серія тестових розрахунків з різними поєднаннями геометрії і холодоагентів. В результаті було виявлено відповідний холодоагент, який, теоретично, мав забезпечити температурний режим протягом усього періоду часу. Ним виявився водний розчин карбоксиметилцелюлози (КМЦ, целлюлозогліколевая кислота, [С6Н7О2 (ОН) 3-x (ОСН2СООН) x] n, де х = 0,08-1,5) – похідна целюлози, в якій карбоксілметільная група (-CH2-COOH) з’єднується гідроксильних груп глюкозних мономерів.

Оптимізований акумулятор холоду представлений на Рис. 2.

^858935AA27E05112B66D147B1BE3E1832525B3C78B94C8DB56^pimgpsh_fullsize_distr

Розрахунковий усталений розподіл температури всередині контейнера представлено на рис. 3.

темпРезультати моделювання показали, що час забезпечення заданого температурного режиму становить не менше 21 години, при температурі навколишнього середовища 22 ° С. З огляду на добове коливання температури, укладання контейнерів та інші параметри, прогнозоване забезпечення температурного режиму мало становити близько 23 годин.

На основі проведених розрахунків був виготовлений контейнер з обраним холодоагентом і переданий Замовнику для тестової експлуатації.

Компанія-Замовник провела внутрішню валідацію запропонованого рішення. В цілому, теоретичні розрахунки підтвердилися на практиці. Результати експериментальних вимірів представлені на Рис. 4.

^5BA9A18C107DECF24E58E9FAFAD764E84EB2B48F4FB761202D^pimgpsh_fullsize_distr

Етап 3. Модифікація контейнера для досягнення граничних показників

В результаті виконання другого етапу, вдалося збільшити час автономного утримання температурного режиму за рахунок підбору поєднань холодоагенту і геометрії контейнера. В цілому, запропоноване рішення довело свою життєздатність і Замовник на експерименті переконався в його перспективності. Однак, рішення вимагало подальшої оптимізації для гарантованого утримання температурного режиму протягом 24-х годин при температурі навколишнього середовища 27 ° С.

З огляду на досвід створення та експериментальної перевірки контейнера, на третьому етапі в комп’ютерну модель були внесені зміни в конструкцію (змінена геометрія) і проведена серія розрахунків з різною кількістю використовуваного холодагента. Одержаний в результаті зразок з честю витримав усі випробування, показавши параметри, що перевищують вимоги Замовника.

Замовник високо оцінив роботу фахівців компанії «HILGRUP», використовувані ними методи і підходи до вирішення завдання. Комп’ютерне моделювання допомогло в рази здешевити процес розробки контейнера, а точність побудованої моделі – безпомилково виявити холодоагент з потрібними параметрами. Замовник запустив серійне виробництво розроблених контейнерів і активно використовує запропоноване рішення при транспортуванні медичних препаратів в умовах відсутності авторефрижераторів.

Якщо вас зацікавила ця розробка, зв’яжіться з нами!

Ваше iм'я (обов'язково)

Ваш e-mail (обов'язково)

Повідомлення