Комп’ютерне моделювання нестаціонарного режиму роботи термоелектричної холодильної камери медичного призначення
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2026-1-33-44Ключові слова:
термоелектрична холодильна камера, нестаціонарний режим, комп’ютерне моделювання, термоелектричний модульАнотація
У роботі запропоновано модель термоелектричної холодильної камери медичного призначення, яка враховує тепловий опір та теплоємність всіх основних елементів її конструкції, що забезпечує наближеність моделювання процесу охолодження камери до реальних умов її експлуатації. Описано математичний метод моделювання характеристик нестаціонарного процесу охолодження такої камери, який грунтується на розв’язуванні квазістаціонарних рівнянь теплового балансу на межах між основними елементами моделі холодильника у сукупності з розв’язуванням стаціонарної крайової задачі для знаходження розподілу температури і теплового потоку в термоелектричних вітках. Розроблено алгоритм і комп’ютерний засіб для розрахунку характеристик і параметрів охолодження камери в нестаціонарному режимі її роботи. Комп’ютерна програма дозволяє аналізувати вплив конструкції термоелектричних модулів і режиму їх живлення на ефективність процесу охолодження камери, а отримані результати використовувати для вдосконалення конструкції ТЕ модулів та оптимізації режимів їх роботи.
Посилання
1. Zaferani, S.H., Sams, M.W., Ghomashchi, R., Chen, Z.-G. (2021). Thermoelectric coolers as thermal management systems for medical applications: design, optimization, and advancement. Nano Energy 90, 106572. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106572
2. Güler, N.F., Ahiska, R. (2002). Design and testing of a microprocessor-controlled portable thermoelectric medical cooling kit. Appl. Therm. Eng. 22 (11), 1271–1276. https://doi.org/10.1016/s1359-4311(02)00039-x
3. Putra, N. (2009). Design, manufacturing and testing of a portable vaccine carrier box employing thermoelectric module and heat pipe. Journal of Medical Engineering & Technology 33 (3), 232–237. https://doi.org/10.1080/03091900802454517
4. Ohara, B., Sitar, R., Soares, J., Novisoff, P., Nunez-Perez, A., Lee, H. (2015). Optimization Strategies for a Portable Thermoelectric Vaccine Refrigeration System in Developing Communities. Journal of Electronic Materials 44 (6), 1614–1626. https://doi.org/10.1007/s11664-014-3491-9
5. Lin, Y.-T., Permana, I., Wang, F., Chang, R.-J. (2024). Improvement of heating and cooling performance for thermoelectric devices in medical storage application., Case Studies in Thermal Engineering 54, 104017. https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104017
6. Khan, Y., Khan, T.A., Ilyas, M., Ali, M.T., Ahmed, S. (2024). Experimental investigation of Peltier based thermoelectric cooling system for vaccine storage. Journal of Computing & Biomedical Informatics 6 (2), 139–147. https://doi.org/10.56979/602/2024
7. Pinar Mert Cuce (2024). Design and experimental investigation of a thermoelectric vaccine cabinet integrated with photovoltaic and nanofluids. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 149, 9955–9965. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13433-9
8. Kobylianskyi, R., Zadorozhnyi, O., Umanets, M., Pasechnikova, N., Rozver, Y., & Babich, A. (2024). Computer simulation of a thermoelectric device for controlling the temperature of irrigation fluid during ophthalmological operations. Journal of Thermoelectricity, (1-2), 61–71. https://doi.org/10.63527/1607-8829-2024-1-2-61-71
9. Awaludin, M., Ridho F., Tri, B.L. (2022). Development of portable blood carrier box employing thermoelectric module by using oil palm empty fruit bunch composites as materials of box. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences 93 (2), 50–60. https://doi.org/10.37934/arfmts.93.2.5060
10. Kobylianskyi, R., Vikhor, L., Fedoriv, R., Izvak, Y. (2024). Design of a multi-stage thermoelectric cooler for a human heart ablation device. Journal of Thermoelectricity, (4), 5–13. https://doi.org/10.63527/1607-8829-2024-4-5-13
11. Anatychuk, L., Kobylianskyi, R., & Lysko, V. (2023). Computer design of a thermoelectric pulmonary air condenser with thermostating of collected condensate. Journal of Thermoelectricity, (2), 87–96. https://doi.org/10.63527/1607-8829-2023-2-87-96
12. Kobylianskyi, R., Lysko, V., Pasyechnikova, N., Umanets М., Zadorozhnyy О., Rozver, Y., & Babich А. (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. https://doi.org/10.15330/pcss.26.1.151-157
13. Luo, D., Zhang, H., Yi Qiu, …, Wang, G. (2026). Revealing dynamic characteristics of the two-stage thermoelectric cooler under double-pulse excitation. International Journal of Refrigeration 183, 278-286. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2026.01.016
14. Anatychuk, L.I., Vikhor, L.M., Kobylianskyi, R.R., Kadeniuk, T.Y. (2017). Computer simulation and optimization of the dynamic operating modes of thermoelectric device for treatment of skin diseases. Journal of Thermoelectricity, (2), 46–59.
15. Anatychuk, L.I., Vikhor, L.M., Kobylianskyi, R.R., Kadeniuk, T.Y., Zvarych, O.V. (2017). Computer simulation and optimization of the dynamic operating modes of thermoelectric reflexotherapy device. Journal of Thermoelectricity, (3), 65–74.
16. Vikhor, L. (2024). Modeling of thermoelectric converter characteristics: Lecture at the Summer Thermoelectric School, June 30, 2024, Krakow, Poland. Journal of Thermoelectricity, (3), 5–22. https://doi.org/10.63527/1607-8829-2024-3-5-22
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Автори
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
