Дипломный проект. Криотерапия
Подождите немного. Документ загружается.
_
51
_
рис. 4.7 Диаметр зоны промораживания при G=1,3*10^-4 м^3/c
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,51010,51111,5
t, мин
D, мм
h/d=3
h/d=6
h/d=9
h/d=12
_
52
_
рис. 4.7 Диаметр зоны промораживания при G=1,3*10^-4 м^3/c
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,51010,51111,5
t, мин
D, мм
h/d=3
h/d=6
h/d=9
h/d=12
_
53
_
На рисунках 4.1 ÷ 4.6 приведены результаты опытов,
полученных путем варьирования выше перечисленных
параметров:
- рис 4.1: расход - 1,3*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 2 мм.,
h/d=6, Re =15,74*10
3
.
- рис 4.2: расход - 1,3*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 2 мм.,
h/d=3, Re =15,74*10
3
.
- рис 4.3: расход - 1,3*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 1 мм.,
h/d=12, Re =31,48*10
3
.
- рис 4.4: расход - 3,2*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 2 мм.,
h/d=6, Re =36,96*10
3
.
- рис 4.5: расход - 3,2*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 2 мм.,
h/d=3, Re =36,96*10
3
.
- рис 4.6: расход - 3,2*10
-4
м
3
/с, диаметр сопла - 1 мм.,
h/d=12, Re =73,92*10
3
.
Из рассмотрения первичных графиков можно сделать
следующие заключения:
1. Существенно различие между результатами опытов с
различным значением расхода криоагента: опыты с большим
расходом имеют продолжительность 7 - 8 мин., что составляет
60 - 70% от продолжительности опытов с меньшим расходом .
Скорость изменения температуры у опытов с большим
расходом в 2 - 3 раза больше, чем в опытах с меньшим
расходом. Минимум температур в случае большого расхода так
же достигается существенно раньше, например для термопары
Т
0
минимум приходится как правило на 2 - 3 минуту, что
существенно раньше чем в случае меньшего расхода. Значения
_
54
_
минимальных температур в случае больших расходов
достигают -700С при минимальном расстоянии ( 6мм ) до
поверхности, что существенно ниже минимального значения
Т
0
= -280 С на таком же расстоянии, но при малом расходе.
2. Отчетливо различимы существенные зависимости
тепловых полей в модельной среде от величины h/d.
4.2 ПЕРВИЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ИЗМЕРЕНИЮ
ДИАМЕТРА ЗОНЫ ПРОМОРАЖИВАНИЯ.
В ходе экспериментов также измеряли диаметр
замороженной области на поверхности модельной среды.
Форма полученной области в большинстве случаев была
близка к кругу
. Диаметр измерялся с точностью ± 0,5 мм. с
помощью чертежного измерителя. Но реальная погрешность
больше инструментальной, т.к. область имела только
приближенно форму круга и ошибка составляет около 10%.
Зависимости представлены на рис. 4.7, 4.8.
Полученные зависимости имеют одинаковый вид.
Начальный участок отличается большой скоростью изменения
диаметра во времени, затем крутизна кривых уменьшается и
зависимости стремятся выйти на стационарное значение.
При расходе 3,2*10
-4
м
3
/с диаметр замороженной
области определяется величиной h/d и составляет 66 мм при
h/d=3 и 51 мм при h/d=12. Для расхода 1,3*10
-4
м
3
/с диаметр
области заметно меньше. При h/d=3 он достигает 47 мм, а при
h/d=12 - 29 мм. То есть при больших расходах мы получаем
большую область замораживания. На начальном этапе
_
55
_
зависимость от h/d проявляется не столь заметно, как на
конечном участке.
Из опытов видно, что процесс промораживания по
поверхности преобладает над процессом промораживания в
глубину модельной среды. Т.е. температуры Т
5
существенно
более низкие, чем температуры Т
3.
4.3 ХАРАКТЕРИСТИКИ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИ
СПЕЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ ПОВЕРХНОСТИ МОДЕЛЬНОЙ
СРЕДЫ
В медицинской практике наряду с задачей крио-
деструкции, возникают задачи снятия гипотермии (например
при ожоговых повреждениях) и поверхностного нераз-
рушающего охлаждения. В этих случаях требуется исключить
возможность криодеструкции, для чего необходима допол-
нительная защита поверхности, подвергаемой холодовому
воздействию.
J. C. Almeida Goncalves в своей работе [26]
пишет, что
для лечения крупной опухоли был изобретен простой, но очень
эффективный метод, что бы ограничить зону замораживания и
предотвратить попадание капель жидкого азота,
присутствующего в струе, на здоровую кожу. При лечении
опухолей головы и поверхностей рекомендуется использовать
защитные бандажи. При лечении опухолей на туловище
больного для защиты здоровой кожи применяется
пропитанный
парафином бинт, сложенный в 20 раз.
_
56
_
Рис. 4.9 Опыт с бинтом
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
00,511,522,533,544,555,566,577,588,5
t, мин
Т, С
T5
T3
T15
T8
_
57
_
Рис. 4.10 Опыт с парафиновой защитой
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
t, мин
Т, С
T0
T5
T3
T15
T8
_
58
_
На рис. 4.9 представлены графики температурных
зависимостей, полученные в результате опыта, когда на
поверхность модельной среды был положен бинт. Бинт был
сложен в четыре раза и толщина такого защитного слоя
составляла около 2 мм. Сопло было удалено на расстояние
12мм. от защитной поверхности (т.е. на 14 мм. от поверхности
модельной среды). Из
представленных на графике
зависимостей видно, что защита оказалась настолько
эффективной, что минимальные значения достигнутых
температур были выше 0
0
С.
Если в рассмотренном выше случае требовалось
защитить всю поверхность, то в некоторых случаях нужно
четко ограничить поверхность криовоздействия. В отличие от
апликационного аппарата, воздействие которого на модельную
среду было изучено в работе [27], граница зоны
замораживания, создаваемой струйным аппаратом,
определяется значительно менее четко. В большом количестве
случаев, особенно при необходимости осуществить
поверхностное криовоздействие на большой площади, этот
факт не только не является недостатком, но и создает
дополнительные преимущества. Если же в распоряжении врача
имеется только струйный аппарат, то ограничение зоны
криовоздействия может быть достигнуто наложением слоя
парафина, в котором вырезано отверстие, соответствующее
желательной зоне криовоздействия.
На рис. 4.10 представлены температурные зависимости,
когда
в качестве защитной поверхности использовался пара-
финовый диск, толщина которого составляла 3 мм. В центре
диска было вырезано отверстие диаметром 5 мм. Центр
_
59
_
отверстия совпадал с положением спая термопары Т
0
. Сопло
криораспылителя было расположено на расстоянии 12 мм. от
модельной поверхности и имело диаметр 2 мм. Расход
составлял 3,28*10
–4
м
3
/с.
Из представленного графика видно, что полученные
зависимости существенно отличаются от температурных
зависимостей, характерных для струйного криовоздействия и
напоминает картину, характерную для аппликационного
криовоздействия. Видно, что температурная кривая Т
3
проходит ниже температурной кривой Т
5
, а термопара Т
15
почти не ощущает криовоздействия. Таким образом процесс
распространения промораживания по поверхности не
преобладает над процессом распространения промораживания
в глубину модельной среды.
Из описанного эксперимента видно, что парафиновая
защита выполняет свою роль, ограничивая поверхность
криовоздействия.
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Сранение температурных зависимостей при
варьировании различных параметров представлены на рис.5.1 -
5.6.
_
60
_
Рис 5.1 сравнение полученных результатов при различных значениях h/d.
G=1,3*10^-4 м^3/c
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,51010,51111,512
t, мин
T, C
T3 (h/d=6)
T3 (h/d=3)
T3 (h/d=12)