Bachelorarbeit - Fakultät 06

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Bachelorarbeit Simulation und mikrocontroller-gestützte Messung der Temperierung medizinischer Flüssigkeiten in einem Temperaturschrank Für die Genauigkeit in der Simulation ist es wichtig, dass die angreifenden Flä- chen sowie die Volumina den realen Gegebenheiten entsprechen. Außerdem ist zu beachten, dass die Simulation mit konstanter Kammertemperatur von 1°C durchgeführt wird. Das bedeutet für das Simulationsmodell, dass sowohl das Volumen der bewegten Luft, als auch die Abmaße der Kammer das Simulati- onsergebnis nicht beeinflussen. Jedoch ist dieses in Abbildung 2 zur Veranschau- lichung berücksichtigt. Lediglich die geometrischen Eigenschaften des zu tempe- rierenden Mediums sind für das Ergebnis relevant. Die gegebenen geometrischen Abmaße ermöglichen es, das bestehende Modell in das Simulationsmodell zu überführen. Abbildung 2 Überführung des realen Systems in ein Simulationsmodell Die Anforderung, dass 1l Flüssigkeit in der bestehenden Kammergeometrie mit der Höhe h temperiert werden soll, lässt die Bestimmung der Grund- sowie der Mantelfläche des Flüssigkeitsbeutels zu. Die Überführung wird in Abbildung 3 ver- anschaulicht. Abbildung 3 Überführung der realen Beutelgeometrie in ein Simulationsmodell Hochschule für angewandte Wissenschaften FH München Fakultät 06 für Feinwerk- und Mikrotechnik, Physikalische Technik Simon Schlosser Seite | 6
Bachelorarbeit Simulation und mikrocontroller-gestützte Messung der Temperierung medizinischer Flüssigkeiten in einem Temperaturschrank 2.2.1. Wärmeübergang bei Rohrleitungen Abbildung 4 mehrwandiges Rohrmodell Hochschule für angewandte Wissenschaften FH München Fakultät 06 für Feinwerk- und Mikrotechnik, Physikalische Technik In Abbildung 4 ist der Querschnitt einer mehrschichti- gen Rohrleitung abgebildet. Durch die Überführung in das Simulationsmodell ist es daher möglich den Wär- meübergang an Rohrleitungen mittels physikalischer Formeln zur berechnen. Hierbei ist es wichtig, dass das Simulationsmodell als einschichtiges Rohr zu betrachten ist. Die Grenzflä- chen sind somit die Innen- und Außenwände des Kunststoffbeutels. Grundlage der thermodynamischen Berechnung ist der Wärmedurchgang Q, der angibt, wie viel Wärmeenergie pro Zeit t von Medium 1 (Wasser H2O) zum Medi- um 2 (Luft) übergeht (Verweis auf Gleichung 1). (Gleichung 1) Der in Gleichung 1 berechnete Wärmedurchgang Q wird von dem Temperaturun- terschied ΔT (siehe Gleichung 2), sowie die Geometrie- und Materialeigenschaften der Systemgrenzen beeinflusst. Die Temperaturwerte T2 und T1 können sowohl als absoluter Wert in Kelvin [K], als auch in Grad Celsius [°C] angegeben werden. Sie repräsentieren die Temperatur- werte der für den Wärmedurchgang verantwortlichen unterschiedlich temperierten Medien. Somit ist T1=TH20_n und T2=TLuft. Mit Gleichung 2 eingesetzt in Gleichung 1 ergibt sich für den Wärmedurchgang folgendes: (Gleichung 2) (Gleichung 3) Simon Schlosser Seite | 7
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