Групповые и индивидуальные криотерапевтические комплексы, страница 3

 Жидкий азот в виде мелких капель смешанных с потоком воздуха поступает в низкотемпературную камеру 1 и  непосредственно омывает объект охлаждения 2. Передача теплоты от поверхности объекта 2 и стенок камеры 1 происходит за счет прямого теплового контакта с каплями жидкого азота. Такая схема успешно применяется в аппаратах для быстрого замораживания мясных и рыбных  полуфабрикатов. Применять такую технологию для охлаждения человеческого тела опасно, т.к. из-за прямого контакта с каплями азота трудно дозировать охлаждение. Нельзя полностью исключить возможность обморожения и попадания жидкого азота на кожу. Общепринятым принципом безопасности криотерапии является использование для охлаждения газовых потоков для получения газа с нужной температурой надо так организовать теплообменные процессы, чтобы выделенная в кабине теплота, была перенесена за пределы зоны криовоздействия. Для того, чтобы можно было организовать отвод этой теплоты к жидкому азоту в контактном  теплообменном аппарате.

Применение рекуперативных теплообменных  аппаратов, в индивидуальных установках не имеет перспективы, так как для того, чтобы передать в таком аппарате 60кВт теплоты необходимо обеспечить поверхность теплообмена 20 м² площади. При такой площади масса теплообменника составляет не менее 20 кг. Индивидуальные криотерапевтические системы с рекуперативными  теплообменниками, не получили распространения потому, что расход азота на их охлаждение многократно превышает  затраты азота на одну процедуру. Из-за малых затрат азота при пуске, распространение получили аппараты использующие контактный теплообмен между газом и криогенной жидкостью. Для безопасной организации процедур теплота из процедурной кабины, передаётся жидкому азоту газовым потоком, циркулирующим через кабину и контактный теплообменник. Исходя из того, что любой контакт с каплями азота, опасен, т.к. может вызвать неконтролируемые процессы, вплоть до обморожения. В криотерапевтических кабинах  используется многоконтурная схема движения газа. (см. рис.1.2.4.)

 Газ из кабины поступает в систему охлаждения, происходит прямой контакт между газом и жидким азотом.  Образовавшийся в результате теплообмена азотный пар смешивается с  потоком газа (теплоносителя). После контактного теплообменника неиспарившиеся капли жидкости отделяют от газового потока. безопасность пациента и возвращают в контактное устройство. Удаление капель и незначительный перегрев газа на пути в кабину гарантируют. Важным условием эффективной работы контактного теплообменника является, обеспечение достаточной площади теплового контакта  между жидким азотом и теплоносителем. При дроблении капель жидкого азота, из 3 кг криоагента,  можно получить мелкодисперсную среду с  теплопередающей поверхностью до 100 м². Правильный подбор диаметра капель азота имеет особое значение. Чем меньше размеры капли, тем больше удельная теплопередающая поверхность, тем лучше условия для обмена теплотой, но на следующем этапе очистке охлажденного газа от жидкого азота выделить  из газового потока. При конструировании контактной системы охлаждения необходимо обеспечить одновременно выполнение этих противоречивых требований. При прочих равных условиях безопасно использовать сравнительно крупные (0,1-0,2 мм) капли, площадь контакта развивать за счет интенсивной циркуляции азота во внутреннем жидкостном контуре. Селекция капель оптимального диаметра обеспечивается специальными аэродинамическими условиями внутреннего газового контура не содержит теплоносителя подаваемый в кабину капель жидкости. Омывая тело пациента и стенки кабины газ подогревается на 20-30 К и возвращается в систему охлаждения и  теплота вносимая газом в аппарат  4 и 3, кабины 1 при смешивании передается газовому потоку циркулирующему по внутреннему контору и с ним переносится в контактный теплообменник 6. На выходе из теплообменника 6 установлен отделитель 7, который удаляет из внутреннего газового контура не испарившиеся капли и направляет их в линию возврата 8 жидкости. Холодный газ внутреннего контура смешивается с газом из процедурной кабины, при этом испаряются все мелкие капли азота.