7. Những đóng góp mới của luận ân
3.1.3. Phât biểu băi toân truyền nhiệt khi cấp đông nhanh tế băo
Giả sử có một khối u cần cấp đông nhanh bằng kỹ thuật lạnh Cryo. Mô hình băi toân có thểđược phât biểu dưới dạng hình học trín tọa độ t(x), t(r trụ), t(r cầu) của
3 hình dạng cơ bản: phẳng, trụ, cầu (hình 3.3). Hêy xâc định câc thông số của quâ trình đóng băng gồm:
- Kích thước vùng đóng băng theo thời gian; - Vận tốc vă gia tốc của quâ trình;
- Trường nhiệt độ phđn bố trong vùng đóng băng.
Hình 3.3. Bố trí thiết bị khi cấp đông nhanh tế băo
Tùy theo vị trí, hình dạng vă kích thước khối u cần cấp đông nhanh, người ta có thể sử dụng câc thiết bị:
Hình a- thiết bị âp lạnh: sẽ tạo nín lớp băng ở dưới bề mặt da;
Hình b- kim tạo trụ băng: sẽ tạo nín một trụ băng bao quanh thiết bị; Hình c- kim tạo cầu băng: sẽ tạo nín một cầu băng bao quanh đầu thiết bị. Để xâc lập 3 mô hình khảo sât quâ trình cấp đông nhanh tế băo, có thể phât biểu 1 băi toân tổng quât về vật lý như sau:
Cho tế băo, có độ ẩm w, khối lượng riíng ρ, nhiệt dung riíng c, nhiệt độ ban đầu t1 phđn bốđều, tiếp xúc với vâch lạnh bằng kim loại mỏng dạng phẳng hoặc trụ hoặc cầu có bân kính r0. Mặt vâch được lăm lạnh bởi môi chất lỏng lạnh sôi, bay hơi ở nhiệt độ tf << t0 = 00C, lớp băng bao quanh vâch có nhiệt độ đóng băng t0 vă nhiệt hóa rắn rc như của nước. a b c v v Hơi N 2 cách nhiệt chân không 2 Hơi N 2 Hơi N Lỏng N 2 (t <<t <t )f 0 1 v
Cần tìm luật đóng băng, lă quan hệ giữa thời gian t vă độ dăy lớp băng, tức lă t(x) hoặc t(r), sau đó xâc định vận tốc, gia tốc của mặt băng, tìm trường nhiệt độ không ổn định t(x,t) hoặc t(r,t) trong khối băng vă câc thông số nhiệt khâc của quâ trình.
Đđy lă băi toân có biín di động khâ phức tạp, để có thể giải được bằng giải tích, ta sẽ tiến hănh câc bước: tham khảo phương trình thiết lập khi giải bằng phương phâp số, xđy dựng câc giả thiết khi cấp đông nhanh cục bộ tế băo, thiết lập phương trình cụ thể cho từng trường hợp.