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超高速冷却过程中冷冻载体温度分布的数值分析

Numerical Analysis of Temperature Distribution of Frozen Carrier in Ultra-high Cooling Process

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【作者】 苏风民李东生石珂玮邓洋波赵楠楠马鸿斌

【Author】 Fengmin Su;Dongsheng Li;Kewei Shi;Yangbo Deng;Nannan Zhao;Hongbin Ma;Institute of Marine Engineering and Thermal Science,Dalian Maritime University;

【机构】 大连海事大学轮机热能工程研究所

【摘要】 玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一。本文针对基于薄液膜蒸发的超高速冷冻新方法中冷冻载体的传热过程进行了数值模拟,分析了冷冻载体内细胞悬浮液中心点在不同冷却时刻的温度变化,以及悬浮液对称面的温度分布。研究结果发现,细胞悬浮液中心点在273K~243K的细胞冷冻危险区间内,平均降温速率达到103448 K/s,完全可以实现细胞悬浮液内水分的玻璃化,进而保证细胞避免冷冻过程中冰晶形成对细胞的损伤。同时,除边缘很小区域外,细胞悬浮液对称面的温度在整个降温过程中分布比较均匀,可以保证整个悬浮液内细胞获得相同的冷却速率。上述研究成果为基于薄液膜蒸发的玻璃化冷冻新方法走向实用提供了技术保障。

【Abstract】 Vitrification is one of effective methods for cell cryopreservation.This study made the numerical analysis for the heat transfer of the frozen carrier which is used for the ultra-fast cooling new method utilizing the thin film evaporation,and analyzed the temperature change of the centre of the cell suspension and the temperature distribution of the symmetry plane.The results showed that the average cooling rate arrives at 103448 K/s when the temperatureof the centre of the cell suspension falls from 273 K to 243 K,and the vitrification of the water in the cell suspension may be realized completely.Besides,the temperature distribution of the symmetry plane is well-distributed except the small fringe area of the frozen carrier.This ensures that the cells in the suspension have the same cooling rate in the vitrification.The current investigation will support better the development of the vitrification method utilizing thin film evaporation.

【基金】 国家自然科学基金(51376027);中央高校基本科研业务费专项资金(3132015211)
  • 【会议录名称】 高等学校工程热物理第二十届全国学术会议论文集——传热传质学专辑
  • 【会议名称】高等学校工程热物理第二十届全国学术会议
  • 【会议时间】2014-05-02
  • 【会议地点】中国山东青岛
  • 【分类号】Q2-33
  • 【主办单位】中国高等教育学会工程热物理专业委员会
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