Дослідження теплообміну в біомедичних трубках для термоелектричного контролю температури потоку іригаційної рідини
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2026-2-103-114Ключові слова:
теплопровідність, ламінарний потік, іригаційна рідина, циліндрична силіконова трубка, моделювання, температурне поле, тепловий потік, ефективний коефіцієнт тепловіддачіАнотація
У статті досліджено задачу стаціонарного теплообміну в тонкостінній циліндричній трубці, вздовж якої рухається рідина в умовах ламінарного гідравлічно стабілізованого потоку. Отримано аналітичний розв’язок для розподілу температури у рідині та матеріалі трубки з використанням ряду функцій Бесселя. Розглянуто умови сталої температури стінки трубки та відсутності внутрішніх джерел тепла. Проведено числове моделювання температурного поля, що дозволило візуалізувати двовимірний та тривимірний розподіл температури. Показано, що охолодження рідини відбувається переважно за рахунок конвективного теплообміну з охолодженою стінкою трубки. Визначено середню температуру рідини на виході, сумарний тепловий потік та ефективний коефіцієнт теплопередачі. Отримані результати мають прикладне значення для медичних та технічних термоелектричних систем охолодження, зокрема де використовуються тонкі силіконові біомедичні трубки. Література 9, Рис.6.
Посилання
1. Kobylianskyi R.R., Lysko V.V., Pasyechnikova N.V., Umanets M.M., Zadorozhnyy O.S., Rozver Yu.Yu., Babich A.O. (2025). Application of thermoelectric cooling and heating to control the temperature of irrigation fluid in ophthalmic surgery. Physics and Chemistry of Solid State, 26 (1), 151-157. http://doi.org/10.15330/pcss.26.1.151-15710.15330/pcss.26.
2. Anatychuk L.I., Pasyechnikova N.V., Naumenko V.O., Zadorozhnyi O.S., Danyliuk S.L., Havryliuk M.V., Tiumentsev V.A., Kobylianskyi R.R. (2020). Thermoelectric device for contact cooling of human eye. Physics and Chemistry of the Solid State, 140 – 145 (DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.21.1.140-145).
3. Anatychuk L., Pasyechnikova N., Naumenko V., Kobylianskyi R., Nazaretyan R., Zadorozhnyy O.(2021). Prospects of temperature management in vitreoretinal surgery Ther. Hypothermia Temp.Manag., 11(2), 117 https://doi.org/10.1089/ther.2020.0019.
4. Incropera F. P., DeWitt D. P., Bergman T. L., Lavine A. S. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2011. 997 p.
5. Bejan A. (2013). Convection Heat Transfer. 4th ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 694 p.
6. Shah R. K., Sekulic D. P. (2014). Fundamentals of Heat Exchanger Design. Hoboken: Wiley, 976 p.
7. Chen L., Li Z., Xia S. (2021). Heat transfer performance of liquid flow in cylindrical microchannels with constant wall temperature. International Journal of Thermal Sciences, 167, 107002.
8. Dolynskyi А. А., Shevchenko A.V. (2016). Simulation of heat and mass transfer processes in heat exchanger tubes. Industrial Heat Engineering, 38(3), 55–63.
9. Kudriavtsev V.N., Plisko V.V. (2020). Numerical simulation of heat transfer in pipes with liquid. Industrial Heat Engineering, 42(1), 75–82.
10. Anatychuk L., Pasyechnikova N., Naumenko V., Kobylianskyi R., Nazaretyan R., Zadorozhnyy O. (2021). Prospects of temperature management in vitreoretinal surgery. Ther. Hypothermia Temp. Manag., 11(2), 117. https://doi.org/10.1089/ther.2020.0019.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 М.М. Іваночко, Н.М. Іванущак, Р.В. Кузь, Д.І. Понич
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
