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Bachelorarbeit - Fakultät 06

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Bachelorarbeit Simulation und mikrocontroller-gestützte Messung der Temperierung medizinischer Flüssigkeiten in einem Temperaturschrank 2.2.2. Durchführung der Simulation in MATLAB ® Es liegt folgende Anforderung zugrunde: Der Temperaturverlauf eines Abkühlvor- gangs von 1l Wasser mit der Masse mH2O= 1kg und der Starttemperatur TH20_0 von 24°C wird anhand einer Simulation grafisch dargestellt. Die spezifische Wärmeka- pazität von Wasser beträgt cH20=4,18 Hochschule für angewandte Wissenschaften FH München Fakultät 06 für Feinwerk- und Mikrotechnik, Physikalische Technik . Der Beutel wird als Rohrleitung der Länge l=0,42m betrachtet. Die Systemgrenzen werden mit einem Wärmeüber- gangskoeffizienten für Luft αLuft= 10 αH2O= 500 , sowie für Wasser definiert. Die Überführung in das Simulationsmodell ergibt für den Innendurchmesser d1=0,0537m und für den Außendurchmesser des Beu- tels d2= 0,054m. Der Kunststoffbeutel besitzt materialbedingt eine Wärmleitfähig- keit von λKunstoff= 0,026 . Die Flüssigkeit ist auf eine Zieltemperatur von TH20_n= 1°C abzukühlen. Die Kammertemperatur TLuft sei während der kompletten Abkühlphase mit 1°C konstant. Die Abtastung wird mit einem Abtastwert von t= 1800s= 0,5h durchgeführt (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Anforderungen zu den Ausprägungen der Parameter Parameter: T1 T2 α Luft* αH2O* c H2O* d 1 Wert: 24 1 10 500 4180 0,0537 Parameter: d 2 l λ Kunstoff* m H2O t Wert: 0,054 0,42 0,026 1 1800 Werte mit (*)entsprechen Literaturwerten siehe Kuchling, H. (2007), S. 631 Tab. 17, S.644-647 Tab. 31-33, Durch einsetzen der Parameter in Gleichung 4 ergibt sich: Simon Schlosser Seite | 10

Bachelorarbeit Simulation und mikrocontroller-gestützte Messung der Temperierung medizinischer Flüssigkeiten in einem Temperaturschrank Mit Gleichung 5 lässt sich für den Wärmedurchgang Q der ersten Abtastung fol- gender Wert berechnen: Der Temperaturunterschied lässt sich wie folgt aus Gleichung 2 berechnen: Mit Gleichung 7 ergibt sich ein Temperaturunterschied der Flüssigkeit von: Nachfolgend ist aus Gleichung 8 ein Übergabewert für die nächste Abtastung ab- zuleiten: Hochschule für angewandte Wissenschaften FH München Fakultät 06 für Feinwerk- und Mikrotechnik, Physikalische Technik Simon Schlosser Seite | 11

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