Исследование процесса консервации биопрепаратов: Методические указания к лабораторной работе № 4 по курсу «Криогенные технологии в медицине и биологии», страница 6

В соответствии с планом эксперимента вычисления прекращаются по достижению в элементе i=n_i заданной температуры (см. рис. 2). Если эта температура не достигнута: в столбце  "Контроль" по средствам логического оператора "Если" вводится значение: "1". В этом случае в текущей строке выполняются все вычисления. Если в ячейке столбца "Контроль" получается значение "0", логические операторы "Если" заполняют все ячейки текущей строки пробелами (см. рис. 5.8).

Рис.5.8. Вычисление начальных значений энтальпий для всех точек моделируемого массива

По выполнению программы эксперимента, все ячейки матрицы заполняются пробелами, поэтому легко просматривать итоговые значения переменных.

Для вычисления значения критериев используется автоматическое обращение к листу "Свойства", которое обеспечивается за счёт применения функции "Смещение", которая по текущему значению температуры газа возвращает значения теплофизических характеристик азота (рис. 5.9.).

Рис.5.9. Определение значений ключевой ячейки «контроль»

Второй блок вычислительной матрицы выполняет расчеты, направленные на моделирование процесса охлаждения препарата. Препарат рассматривается в виде цилиндрической оболочки. Оболочка охлаждается парами азота и охлаждает препарат. Теплопередача между газом и препаратом описывается коэффициентом теплоотдачи α_конв. Подвод теплоты со стороны препарата описывается эффективным коэффициентом теплоотдачи α*: 

 .

Эффективность теплового контакта между препаратом и контейнером зависит от агрегатного состояния препарата. Для жидкой фазы α*= 200 Вт/(м²К), в твёрдом состоянии α*= 2000 Вт/(м²К). При определении величины α* используется оператор "Если", который увеличивает значение α* по мере кристаллизации препарата.

Рис.5.10. Определение транспортных и теплофизических свойств азота

Энтальпия материала контейнера определяется из теплового баланса элемента i=0. Материал контейнера не претерпевает фазовых превращений, поэтому температура контейнера линейно зависит от значения энтальпии.

Рис.5.11. Вычисление энтальпий материала

Третьим блоком вычислительной матрицы является программа вычисления изменения энтальпии препарата.

Формирование блока начинается с определения начальных значений температуры и энтальпии, которые считываются в ячейки по средствам логического оператора "Если". В тех случаях, когда i>n_i оператор возвращает в ячейку пробел, что обеспечивает автоматическое формирование внутренней границы массива, которая определяется размерами моделируемого объекта.

Рис.5.12. Формирование внутренней границы моделируемого массива

Ячейки с индексом i= 12 содержат формулы для определения q_i+1, T_i, h_i и будут активированы в случае увеличение размеров объекта.

В первой строке (τ=0) третьего модуля рассчитываются только значения теплового потока от последующего элемента:

Константы теплового потока Bi рассчитаны ранее и считываются из раздела описания объекта консервации. Для центрального элемента i=n_iq_i+1=0, поэтому в формулу для определения q_i+1 введен соответствующий оператор "Если".