Групповые и индивидуальные криотерапевтические комплексы, страница 2

В ходе монтажа КРИОСАУНЫ между её составными частями ук­ладывается уплотни­тельные прокладки, посредством которых образуются герметичные каналы для движе­ния газовых потоков.  Давление газа в каналах близко к атмосферному давлению воздуха, поэтому требования к герметизации соединений минимальные.

Процедурная кабина криотерапевтического комплекса – зона интенсивного конвективного теплообмена. Она предназначена для организации контакта кожного покрова с низкотемпературным газом (теплоносите­лем), который поступает в кабину от системы охлаждения.  Внутри кабины (см. рис.2) криогенный газ движется от точки подачи газа I, к точке отвода  газа  II по круговой траектории.    Газ омывает поверхность тела III по касательной.

Рис.1.2.2 Схема движения газового потока в кабине.

Вентилятор 3 системы охлаждения II  создает  в емкости 1 пониженное давление, которое удерживает в емкости поданный по линии 9 жидкий азот. По окончанию процедуры вентилятор 3 останавливается, давление в емкости 1 выравнивается  с атмосферным, поэтому неиспарившийся азот стекает по трубе 9 в сосуд 6.  Для смены сосудов труба 9 снабжена электромеханическим приводом (на рис.6 привод  не показан). На время подачи азота горловина сосуда 6 перекрывается  эластичной муфтой (на рис.6 муфта   не показана).

Основным источником выделяемой теплоты является тело пациента. Температура поверхности тела пациента значительно выше температуры охлаждающего газа. На старте процедуры поверхность кожи нагрета до +32^оС.  К концу криотерапевтического воздействия за счёт отвода теплоты к газовой среде, температура кожи снижается до   -2⁰С. Средняя температура, за процедурный цикл, температура составляет не более +15⁰С. Температура заполняющего кабину газа  теплоносителя не более -130⁰С. Таким образом, средний перепад температуры составляет  средняя разность 145К. При такой разности температур естественный конвективный теплообмен имеет достаточно высокую интенсивность. Коэффициент теплоотдачи с поверхности тела составляет не менее  20 Вт/(м²*К). С учетом разности температур тепловой поток от кожи пациента в криотерапевтичекой камеры составляет не менее 3кВт/м². Площадь кожного покрова 1.5м², поэтому общий повод теплоты от тела пациента составит 4.5кВт. К тепловыделениям от пациента нужно добавить 1.5-2кВт тепловыделений с внутренней поверхности теплового ограждения. Значительная часть подвода теплоты от изоляции в индивидуальных кабинах,  связана с периодическим охлаждением и нагреванием внутренней поверхности стенок кабины. Суммарное количество теплоты, выделяемое в  криотерапевтической кабине, составляет не менее 6-кВт. Для отвода этой теплоты во всех индивидуальных установках, используется  жидкий азот. При кипении в условии атмосферного давления 1кг жидкого азота отводит примерно 200 КДж/кг теплоты. С учётом перегрева паров азота от температуры кипения до рабочей температуры криотерапевтической кабины, испарение 1кг жидкого азота позволит отвести 250 КДж/кг теплоты. Практика эксплуатации, криотерапевтических систем показывает, что действительный  расход азота колеблется от 1-2-х кг/мин. За одну минуту от 4 до 8 кВт, что соответствует подводу теплоты от предварительных расчетов совпадают с данными об эксплуатации. Результаты, что подтверждает справедливость расчетных расценок. После определения величины тепловой нагрузки, можно перейти к рассмотрению основной технологической проблемы всех комплексов использующих жидкий азот – проблеме отвода выделенной в процедурной кабине теплоты к жидкому азоту.

Если бы объект охлаждения (человеческое тело), не был столь специфичен, технология охлаждения могла быть предельно проста. (см. рис.1.2.3).