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低温保护溶液冷却系统的研究

作　者: 马凡资
导　师: 张绍志
学　校: 浙江大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 低温保护剂自复叠制冷玻璃化混合工质
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 49次
引　用: 3次
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内容摘要

玻璃化保存通过添加高浓度低温保护剂，并使细胞或组织达到较低温度，以形成稳定玻璃态，从而实现长期保存它们的目的。利用该保存方法可以最大限度地降低结冰造成的各种损伤，保持细胞或组织的活力。近年来，玻璃化保存已被广泛应用于生物材料保存领域。为减轻低温保护剂在添加过程中对细胞的毒性损伤，梯度降温法被国外研究者提出，该方法将含有细胞的低温保护剂溶液分步冷却、分步提高其浓度，最终达到玻璃化所要求的浓度。为减少低温保护剂添加过程的工作量、提高操作可靠性，本文提出应用自复叠制冷系统作为冷源，采用连续降温、连续提高浓度的低温保护剂溶液冷却方法，并为此设计、搭建了实验装置。该装置选用R50、R23、R600a的混合物作工质，选用二甲亚砜作低温保护剂。二甲亚砜的添加采用恒流泵。为保证添加过程中溶液温度和浓度的均匀性，使用了电磁搅拌装置。通过优化制冷系统的运行，溶液的最低温度能达到-60℃以下。采用可编程控制器的控制系统能实现从室温到低温的定点及连续曲线控制。在连续曲线控制方案中，能保证溶液在降温过程中其温度始终处在冻结点5℃以上，即不结冰的状态。本文研究结果表明，自复叠制冷技术在生物材料的低温保存领域具有非常好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
主要符号表  6-8
目录  8-10
第一章.绪论  10-15
  1.1 生物材料低温保存概况  10-11
    1.1.1 低温保存的发展  10-11
    1.1.2 用于低温保存的设备  11
  1.2 玻璃化保存概况  11-13
  1.3 本文研究内容  13-15
第二章.玻璃化保存的基础理论  15-22
  2.1 玻璃化转变的一般概念  15-16
  2.2 影响溶液玻璃化转变的因素  16-22
    2.2.1 溶液浓度对玻璃化转变的影响  16-18
    2.2.2 溶液冷却速率对玻璃化转变的影响  18-22
第三章.实验装置设计  22-55
  3.1 自动复叠制冷系统的设计  22-43
    3.1.1 系统热力计算  22-27
      3.1.1.1 循环流程  22-23
      3.1.1.2 假设条件  23-24
      3.1.1.3 确定状态点  24-26
      3.1.1.4 循环性能参数  26-27
    3.1.2 部件选型及设计  27-43
      3.1.2.1 压缩机的选型  27-29
      3.1.2.2 冷凝器的设计  29-33
      3.1.2.3 精馏柱的设计  33-34
      3.1.2.4 换热器的设计  34-43
  3.2 PLC控制系统设计  43-50
    3.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤  43
      3.2.1.1 PLC控制系统设计内容  43
      3.2.1.2 PLC控制系统设计步骤  43
    3.2.2 PLC控制系统的硬件设计  43-50
      3.2.2.1 PLC机型选择  43-46
      3.2.2.2 PLC容量选择  46
      3.2.2.3 I/O模块的选择  46-47
      3.2.2.4 电源模块的选择  47-50
  3.3 测量系统  50
  3.4 其它设备  50-55
    3.4.1.1 蠕动泵驱动器  51-52
    3.4.1.2 泵头  52
    3.4.2 电磁搅拌器  52-53
    3.4.3 全隔离单相交流调压模块  53-54
    3.4.4 摄像头  54-55
第四章.系统运行特性的实验研究  55-67
  4.1 制冷系统运行性能测试  55-56
  4.2 实验准备  56-57
    4.2.1 部件安装  56
    4.2.2 检漏  56
    4.2.3 保温  56
    4.2.4 抽真空  56
    4.2.5 充液  56-57
  4.3 实验结果及分析  57-67
    4.3.1 制冷系统降温曲线测定  57-58
    4.3.2 定点温度控制实验  58-64
      4.3.2.1 改进实验装置  58-59
      4.3.2.2 定点温度控制曲线及分析  59-64
    4.3.3 连续降温控制实验  64-67
第五章.结论与展望  67-69
  5.1 主要结论  67
  5.2 存在的问题及展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73

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