动态反应论文（通用8篇）
动态反应论文 篇1
熔盐堆 (MSR) 最早由美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 提出, 采用流动的熔盐作为燃料, 具有良好的中子学性能、固有安全性、可在线后处理、放射性废物少、可持续发展、防核扩散等优点[1]。20世纪40年代后期, ORNL开始研发熔盐堆, 1965年, ORNL建造的MSRE达到临界, 并成功运行了10000多个小时论证了熔盐堆的可行性[2]。1970年至1 9 7 6年期间, O R N L提出并完成了采用232Th-233U燃料循环的MSBR概念设计[3]。Antonio C等采用双群理论建立了包含燃料流动方程组的一回路动态仿真模型, 对MSBR (Molten Salt Breeder Reactor, MSBR) 引入阶跃反应性、泵失效等瞬态进行了仿真分析, 研究结果表明系统引入的阶跃反应性超出总的缓发中子份额, 系统将出现瞬发临界[4];在文献[5]中, Antonio C等对比了零维、一维、二维三种维度下MSRE一回路系统在引入50 cpm阶跃反应性下, 堆芯熔盐及石墨的平均温度随时间的响应情况, 三种结果与ORNL公布的结果[6]相一致;Matthias V等基于点堆动力学对MSBR的反应性控制进行了初步分析, 研究表明在任何稳态工况下, 堆芯平均温度与燃料质量流量具有一定的关系[7];程懋松等基于点堆动力学模型对MSBR一回路系统进行了安全分析研究[8]。
本研究选取MSRE为对象, 基于点堆动力学与热平衡原理建立堆芯仿真模型, 模拟无紧急停堆情况下, MSRE阶跃反应性事故与线性引入反应性事故下各个相关参数的响应, 分析系统的安全性能, 为进一步分析改进熔盐堆提供参考。
1 物理模型
1.1 MSRE一回路系统
将MSRE一回路系统简化成图1所示。假设堆芯由一个石墨块和两个熔盐块组成。采用点堆动力学方程组建立中子密度求解模型[6];根据质量守恒原理和能量守恒原理建立一回路系统热工模型[6,8]。模型暂不考虑一回路与二回路之间的能量交换, 并假定堆芯入口温度始终不变。
1.2 熔盐堆点堆动力学模型
依据堆芯中子守恒原理, 可得堆芯中子平衡方程如下[6]:
在熔盐堆一回路系统中, 缓发中子先驱核随燃料流出堆芯, 在回路中发生衰变, 然后重新回到堆芯。因此, 熔盐堆内缓发中子先驱核平衡方程[6]:
式 (1) 和 (2) 中, N为中子密度;ρ为反应性;t为时间;Λ为中子代时间;βi为第i组缓发中子份额;β为总的缓发中子份额;Ci为第i组缓发中子先驱核浓度;iλ为第i组缓发中子先驱核的衰变常数;τc为燃料流经堆芯内时间;τl为燃料流经堆芯外部的时间。
考虑到堆芯燃料熔盐和石墨温度变化引起的温度反应性反馈, 建立温度的反应性反馈[6]:
1.3 熔盐堆堆芯热工模型
基于堆芯熔盐和石墨的能量守恒, 假设堆芯熔盐和石墨的物性参数为常数, 系统的流动为不可压缩流动, 建立堆芯热量传递模型[6,8]:
式中, tP为堆芯热功率;γ为堆芯熔盐产热份额;Ms、Mg分别为堆芯的燃料质量和石墨质量;cp, s、cp, g分别为堆芯的燃料比热和石墨比热;U为堆芯石墨与熔盐之间的总换热系数。
2 反应性引入下的动态特性分析
利用该模型模拟MSRE在堆芯入口温度恒定, 初始时刻为满功率运行情况下, 引入50 pcm阶跃反应性后的功率瞬态及温度瞬态。
如图2、3、4所示, 堆芯功率、熔盐温度、石墨温度的计算值与ORNL[5]结果趋势相一致, 验证了模型的正确性。但由于ORNL在建模过程中, 考虑了温度反馈系数的变化, 因此两者存在一定的差异。
从图2中可以看出, 在50 pcm正反应性引入情况下, 堆芯功率、熔盐温度一开始随时间快速上升, 但由于负的反应性温度反馈的存在, 很快堆芯功率、熔盐温度开始下降, 并恢复到比原更高的水平;由于熔盐堆中的主要热量来自于熔盐中易裂变核素的裂变反应, 石墨的温度主要来自于熔盐对石墨传热, 因此石墨温度变化的速度要慢于堆芯功率和熔盐温度, 并且由于熔盐温度最终温度要高于反应性引入之前, 因此石墨的温度随正反应性的引入是一直增大的。
3 结论
本文基于点堆动力学与集总参数热工模型, 建立了熔盐堆堆芯一回路动态特性分析程序, 并计算了MSRE入口温度恒定情况下小反应性引入后的堆芯功率、熔盐、石墨温度随时间的变化, 结果在趋势上与ORNL公布的数据吻合较好, 验证了本文物理模型与数值算法的正确性, 可为进一步分析改进熔盐堆提供参考。
摘要：基于点堆动力学和热平衡原理建立熔盐堆堆芯仿真模型, 模拟了熔盐实验堆MSRE入口温度恒定工况下, 引入50 pcm阶跃反应性后的功率瞬态及温度瞬态。计算结果表明, 在小的正反应性引入情况下, 堆芯功率一开始将快速增长, 但由于负的温度反应性反馈, 堆芯功率很快又会下降, 并最终维持在比原先功率略高的新功率水平;熔盐温度的变化趋势与堆芯功率类似;由于石墨的温度主要来自熔盐向石墨的传热, 因此在反应性引入后, 石墨的温度一直上升并逐渐稳定在新的温度水平。本文计算结果与ORNL的结果在趋势上吻合较好, 验证了物理模型和数值方法的正确性, 为开展熔盐堆系统瞬态特性研究奠定了基础。
关键词：熔盐堆,点堆,反应性事故,安全分析
参考文献
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动态反应论文 篇2
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全回热反应蒸馏塔的动态特性研究 篇3
笔者的首要目的是研究全回热反应蒸馏塔的动态过程和动态操作。在研究过程中, 发现全回热反应蒸馏塔动态响应的过程中存在欠阻尼响应的特性, 并且反应操作和分离操作之间的相互作用是导致欠阻尼响应的主要原因。通过严格的再沸器液位控制, 这种欠阻尼响应会被逐渐地抑制进而产生良好的过程动态和可控性。笔者研究了理想的全回热反应蒸馏塔A和B反应生成C的过程来说明这种特殊现象, 通过对其开环特性测试和闭环控制研究, 所得的实验结果很好地解释了全回热反应蒸馏塔中的动态特性过程。
1 理想全回热反应蒸馏塔的过程描述及稳态和动态建模*
全回热反应蒸馏塔化学反应过程A+B2C如图1所示, 最轻的生成物C从塔顶采出并且塔底无产物。全回热模式下不需要提馏段, 反应段与再沸器直接连接, 其结构要比塔顶、塔底双出料反应蒸馏塔的结构更简单。此时可以把反应段和回流罐看作是一个带有换热器的等效反应器, 分离操作的过程由精馏段完成, 并且都由塔底的再沸器提供能量。
反应过程描述如图1, 气、液相可逆反应的分离表达式为:
表1中列出了物理化学性质和反应操作条件。
3 种物系的相对挥发度大小为αC>αB>αA, 并且反应物A和B分别从塔板11和塔板18进料, 反应段中物系i在塔板j上的纯反应速率由下式给出:
这里的前向反应速率Kf, j和逆向反应速率Kb, j分别为:
全回热反应蒸馏塔的动态模拟模型来自文献[7]。图2给出了理想全回热反应蒸馏塔在稳态条件下各塔板的温度、气液相流量、液相组分浓度和反应速率分布图。
2开环特性分析
图3给出了在3个不同的塔底再沸器液位控制放大倍数下 (Kreb为0.2、1.0、2.5s-1) , 理想全回热反应蒸馏塔对塔顶回流量变化±5%时的开环瞬时响应结果。塔顶回流量无论增加还是减少, 理想全回热反应蒸馏塔均会表现出一定程度的欠阻尼响应, 并且欠阻尼响应随着Kreb的增加而降低, 即欠阻尼响应的程度与再沸器液位控制回路的控制器增益的增加成反比关系。
3 控制回路设计及其闭环控制效果
为了检验再沸器液位控制对过程动态和操作的影响, 继续研究理想全回热反应蒸馏塔的闭环控制回路。图4给出了理想全回热反应蒸馏塔的控制结构, 塔顶产物浓度由回流量通过一个比例积分PI控制器控制, 塔顶冷凝器和塔底再沸器的液位分别由塔顶产物出料流量和再沸器热负荷控制, 这里的两个控制器都是比例P控制器。理想全回热反应蒸馏塔的第五块塔板被选为灵敏板, 并且用进料A的流量来控制灵敏板上的组分A的浓度, 以此调节两种反应物A和B之间的进料平衡。通过Zigeler-Nichols整定法则来计算各个控制器的参数, 其结果见表2。
由于浓度的测量常常会给系统带来一定的滞后, 所以使用了时间常数是5min的一阶滞后来模拟动态测试, 并且在稳态情况下每个控制阀门都是半开状态。
当塔顶控制回路中的产物浓度控制器的设定值变化±0.003时, 理想全回热反应蒸馏塔的响应结果如图5所示。可以看出再沸器液位控制对其响应结果产生了很大的影响。当再沸器液位控制器增益Kreb设定为0.2s-1时, 在响应结果中不能满足要求, 并且出现了严重的振荡, 然而随着调高再沸器液位控制器增益, 严重的振荡现象慢慢消失。当把再沸器控制器增益Kreb设定为2.5s-1时, 理想全回热反应蒸馏塔就变得相当稳定了。
4 结束语
笔者以理想全回热反应蒸馏塔系统为例, 证实了理想全回热反应蒸馏塔的欠阻尼响应, 可以看出这种反应蒸馏塔较传统反应蒸馏塔而言具有其独特性。反应操作和分离操作之间的相互作用是导致欠阻尼响应的主要原因, 而且欠阻尼的程度将随着严格的再沸器液位控制而降低。这一发现从本质上表明了这类反应蒸馏塔的普适性, 对分散控制系统的综合与设计具有深远意义。
参考文献
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动态反应论文 篇4
1 动态膜的组成
动态膜DM是使用大孔径网作为过滤基质, 运行过程中在基质表面形成污泥层, 从而起到截留作用, 污泥层在运行过程中产生, 而且是不断发生变化的, 这样形成的膜称为动态膜。
动态膜由两部分组成:动态膜基和动态膜分离层。动态膜生物反应器运行初期, 膜基上还未形成分离层, 这个时候起到分离作用的动态膜基, 由于膜基的孔径比较大, 过滤效果不好。过滤运行一段时间, 微生物在膜基上形成一层分离层, 这个时候起到分离作用的是分离层, 并且效果会极大地提高。一般动态膜生物反应器只有分离层形成后才能达到分离要求。动态膜基通常为多孔材料, 常见的有膜材料 (UF或MF) 、微孔金属管、微孔陶瓷等。动态膜分离层的物质是分散在混合液中的各类胶体物质。
动态膜有两种分类方式:一种是按照成膜胶粒直径和多孔支撑介质孔径之间的大小关系分成三类。第一类, 形成动态膜的物质粒径比膜基的孔径大很多, 几乎所有的颗粒物质被完全截留;第二类, 胶体颗粒比膜基的孔径小很多, 水中的尘埃和细菌可能会进入孔口起到架桥作用, 从而对更细的颗粒阻留和吸附作用;第三类, 是用尺寸与膜基孔径相当的聚合物或聚电解质溶液过滤形成[1]。
另外一种是将动态膜分为两类:预涂动态膜PDM和自生动态膜SFDM。预涂动态膜PDM先用多孔支撑体过滤含有成膜物质的溶液, 动态膜在其表面形成后再过滤待处理溶液。自生动态膜SFDM则是被过滤溶液中的物质在多孔支撑体表面形成的膜[2]。
2 膜污染处理
动态膜孔堵塞和膜面结垢而产生的阻力是动态膜过滤污水的主要阻力, 其次要阻力是由动态膜本身和浓差极化产生的;基膜本身的阻力很小, 基膜堵孔阻力可以忽略不计。
动态膜过滤污水时, 过滤初期10 min左右膜的污染主要以污染物堵塞微孔道为主。堵孔阶段完成后, 当流速不超过1.0m·s-1时, 膜的污染机理倾向于滤饼过滤, 即污染物逐渐沉积于膜面, 当流速大于1.6 m·s-1时, 膜的污染机理将偏离滤饼过滤, 污染物不易沉积于膜面。跨膜压差大于0.4 MPa, 污染物易沉积于膜面。
若动态膜污染严重, 可采用如下处理方法:停止过滤水样, 用自来水高速冲刷膜管几分钟, 然后打开反冲阀, 使反冲自来水压力保持在0.3~0.4 MPa, 同时使膜管内流体的流度不低于1.0 m·s-1, 10 min后在清洗过的基膜上重新涂制动态膜。当清水冲洗难以使基膜性能得到较好的恢复时需进行化学清洗:依次用0.2 mol·L-1的Na OH水溶液和0.1 mol·L-1的盐酸水溶液清洗基膜30 min, 每一步清洗后, 用自来水清洗残留酸、碱液, 之后涂制新动态膜[3]。
3 动态膜生物反应器研究现状
近几年来, 对动态膜生物反应器的研究呈现蓬勃发展的趋势, 许多高校与研究机构参与了动态膜生物反应器的研究与开发工作。
清华大学范彬[4]等人采用一种0.1μm筛分孔径的筛绢制成平板型过滤组件, 与生物反应器构成一体式的DMBR, 对城市生活污水进行处理研究, 动态膜可以将几乎所有的SS以及部分的溶解性COD或TOC截留在生物反应器内, 并且可以长时间稳定工作。
大连理工大学孟志国[5]采用重力自流式非织造布膜生物反应器对生活污水进行处理研究, 连续运行试验结果表明:该反应器对COD、NH4+-N去效率较高, 出水几乎不含SS;对比3μm、0.2μm、5μm的非织造布得出3μm更适合应用于重力自流式非织造布膜生物反应器。
山东大学许春华[6]对选择的五种基材筛绢 (140目) 、筛绢 (260目) 、无纺布 (75 g/m2) 、无纺布 (450 g/m2) 和不锈钢网 (140目) 进行不同压力下清水膜通量的比较及对过滤性能的影响试验, 结果表明:无纺布 (75 g/m2) 由于清水膜通量较小以及表面具有一定程度的疏水性不适于作为动态膜形成的基材;筛绢 (140目) 清水膜通量稍大于筛绢 (260目) 的清水膜通量, 且由于运行过程中水头增加较慢, 且运行中形成的动态膜较稳定, 无脱落现象发生, 是合适的基材;不锈钢表面光滑, 不利于动态膜的形成, 且在运行过程中, 形成的动态膜有时会局部脱落, 不适于作为动态膜附着的基材。
吴志超[7]采用150目的不锈钢丝网作为膜基材, 形成动态膜来处理城市生活污水。结果表明:动态膜在膜基材表面很快形成, 稳定运行期间, 出水平均浊度1.2NTU, COD平均去除率90%, NH3-N平均去除率97%。研究发现:出水水头越大, 泥饼形成的速度越快, 浊度衰减越快;而曝气强度越大, 出水浊度越大, 过大的曝气强度会影响动态膜泥饼的形成。同时发现:在20、40 mm的出水水头下, 动态膜初期的膜通量衰减规律均符合泥饼阻力模型。
马强[8]利用动态膜生物反应器处理公路服务区污水, 对CODcr和SS的去除率分别达到了96.2%和95.8%。官宝锐[9]用自生动态膜生物反应器处理城市污水得出:在间歇曝气模式下, 对CODcr的平均去除率分别为87.56%, 对NH4+-N去除92.09%, TN的去除率为60.33%。
伍昌年[10]等采用尼龙布为膜基材的自生成动态膜生物反应器处理生活污水, 取得了良好的处理效果, 整个运行期间, 出水COD、NH3-N的平均值为36.3 m g/L、2.64 mg/L, 去除率达到87%和94%。出水悬浮物浓度接近于零, 浊度在5NTU以下;出水能达到城市生活杂用水水质标准。邢聆君[11]等考察3种孔径的尼龙纺织布 (0.031、0.019、0.015 mm) 生物反应器对模拟生活污水的处理研究, 结果表明3种孔径的尼龙纺织布对SS和浊度去除效果极佳, 对COD和氨氮的去除率均大于90%。
4 研究展望
从以上者的研究成果来看, 动态膜生物反应器的膜基用无纺布、尼龙材料效果较好;自生动态膜生物反应器对SS、NH3-N的去除都去得了很好的效果, 对COD、TN的去除效果在不同的控制条件下得到的去除效果略有差别。但总的说来运用DMBR工艺可以得到较高的出水水质, 对生活污水处理就广泛的应用前景, 但参数都不够完善, 还需对DMBR进行深入研究。
5 结语
随着人们对湿地的功能与作用认识的提高和湿地生态旅游活动的开展, 必将有力推动湿地恢复与保护工作积极作为, 湿地公园建设为湿地生态环境恢复带来了新的发展机遇。
湿地旅游将成为投资和消费的热点。生态旅游是湿地公园最主要利用方式, 湿地生态旅游将是卖方市场的一个热点, 引导投资和消费向旅游业倾斜, 将成为为今后最时尚的旅游形式之一。因此, 湿地旅游将成为整个旅游业消费热点中的一个重要组成部分, 加强金沙湖国家湿地公园建设, 将有效保护湿地资源, 并极大地促进当地旅游业的发展和推动地方经济增长。
参考文献
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动态反应论文 篇5
1 资料与方法
1.1 一般资料
2006年7月1日至2009年6月31日我院PICU收治的各种危重患儿76例, 符合SIRS诊断标准者40例。男26例, 女14例, 年龄<1岁者29例, >1岁者11例, 原发性疾病中重症肺炎23例, 颅内感染10例, 肠炎3例, 哮喘和其他各2例。不符合SIRS诊断标准的患儿36例:男22例, 女14例, 年龄<1岁者26例, >1岁者10例。原发疾病中病毒性脑炎14例, 颅内出血6例, 重症肺炎12例, 肠炎和中毒各2例。
1.2 诊断标准
SIRS诊断标准[1]: (1) 体温>38℃或<36℃; (2) 心率>各年龄组正常平均值加2个标准差; (3) 呼吸频率>各年龄组正常平均值加2个标准差, 或PaCO2>43KPa (32mmHg) ; (4) WBC>12×109/L或<4×109/L或杆状细胞计数>0.1, 具备上述2项或2项以上即可确诊。
1.3 方法
所有病儿均于入院当日首次测定血糖、血气和CRP, 全身炎症反应综合征组于入院后24h、72h复查血糖, 于入院后第3天复查CRP。血糖采用微量血糖仪检测、血气用血气分析仪检测、CRP用日立7060型自动生化分析仪比浊法检测, 试剂由上海生物技术公司提供。
1.4 统计学处理
所得数据以 (x-±s) , 表示, 计量资料采用t检验、计数资料采用卡方检验。
2 结果
2.1
本文76例急性危重患儿符合SIRS诊断标准者40例, 占52.63%, 说明小儿SIRS发生率较高。SIRS组中原发病以重症肺炎最多, 占57.5%, 非SIRS组仅占33.3%, P<0.01。
2.2 2组患儿检测结果
2组患儿血气分析显示pH、PaO2、PaCO2均无统计学差异, 可能与SIRS组中原发病以重症肺炎较多有关, 使SIRS高代谢时通气量增大、PaCO2降低至4.3kPa以下的通气状态因肺炎的存在致CO2排除障碍。SIRS组血糖与血CRP明显高于非SIRS组, 均存在显著性差异 (P<0.01和<0.05) 。
2.2.1 入院时全身炎症反应综合征组和非全身炎症反应综合征组血糖、CRP比较见表1。
2.2.2 入院时全身炎症反应综合征组和非全身炎症反应综合征组血气分析结果比较见表2。
2.2.3 符合全身炎症反应综合征组3项者其72h血糖、CRP仍持续在较高水平。2项者其72h血糖、CRP较前下降。差异非常显著 (P<0.01) , 说明炎症反应越强烈、病情越重, 见表3。
3 讨论
S1RS是指机体在各种严重感染、创伤、烧伤、缺氧及再灌损伤等因素刺激下生的一种失控性全身炎症反应的统称[2]。儿科危重病患儿SIRS的发病率较高, 国外报道PICU中发生为19.2%～61.8%, 国内报道为71.3%[3]。此次观察的76例中52.63%符合S1RS诊断标准, 引起S1RS的原发病多种多样。它具有三大临床特征即全身高代谢状态、高动力循环状态及过度炎性反应。机体高代谢状态表现为高耗氧量、通气量增加、高血糖、蛋白分解增加、负氮平衡及高乳酸血症。高代谢状态的原因主要与炎性介质的生物学作用有关, 高代谢也是机体对过度炎症的一种反应[4]。本文资料显示S1RS组血糖与CRP均较未合并S1RS组明显增高 (P<0.01) 。说明S1RS确实存在高代谢状态。高代谢状态时耗氧量和通气量增加, 通气过度时排出CO2使PaCO2降低, 在肺部无病变的颅内疾患时, PaCO2常可至3.99kPa (30mmHg) 以下, 因本文患儿原发病以重症肺炎为主, 多存在通气功能障碍及急性呼吸衰竭, 使炎症反应高代谢状态下的过度通气表现不出来, 故2组患儿血气分析时PaCO2值无显著性差异。
持续高代谢状态时, 机体糖利用受到限制, 从而产生高血糖。目前对细胞摄取糖能力是否降低尚有争议, 但内源性生糖氨基酸 (丙酮酸) 和肝糖原异生过程活跃是高血糖的可能重要原因之一。高血糖与糖利用障碍也与胰岛素抵抗现象有关。另外, 急性危重病的原发损伤导致应激反应时也可产生应激性高血糖[5]。应激与全身炎症反应加剧了高血糖的发生, 本文资料中SIRS组血糖明显高于非SIRS组就充分说明了这一点。一旦发生高血糖, 患儿病情加重恶化并影响其预后, 因此及时限制糖的输注并给予小剂量胰岛素治疗是必要的, 使血糖尽早控制至正常范围。
SIRS时高代谢状态造成的蛋白营养不良将严重损害器官结构与功能, 加上氧利用和氧代谢障碍, 可由SIRS发展成为MODS。因此, 有效防治SIRS是提高重症患儿抢救成功率的重要措施, 应从各种刺激因素的消除和机体反应性的调节两方面考虑。从本文资料的原发病分布来看, SIRS组以重症肺炎为主, 非SIRS组则以颅内感染为主, 说明感染与缺氧是SIRS高代谢状态的重要原因。因此, 应强调给予充分的呼吸循环和营养代谢支持, 有效通气给氧和液体复苏改善组织氧合、积极控制感染、维持机体内环境的稳定等。
参考文献
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动态反应论文 篇6
右室充盈完全时中心静脉压近似等于右房压。因此, 中心静脉压是一个很好的预测右心室前负荷的指标。传统认为中心静脉压反映血管内容量, 是指导液体管理的基础。然而, 由于危重病患者静脉血管张力的变化, 胸腔内压力 (PEEP等) , 左、右心室的顺应性和位置的变化, 导致右心室舒张末期容积和中心静脉压之间的关系不大。此外, 右心室舒张末期容积不能反映患者所处Starling曲线的位置, 以及前负荷储备。近期国内外研究显示中心静脉压的动态变化是评价心脏对容量反应的较好指标[3], 在20世纪70年代至今“5-2”原则已被广泛用于指导液体治疗。根据这一点, 液体冲击治疗后中心静脉压的变化被用来指导下一步的液体管理。
本研究以感染性休克患者为研究对象, 用APCO持续监测扩容前后各血流动力学指标的变化, 观察△CVP与其结果相关性, 评价△CVP在预测感染性休克患者容量反应性的价值。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2012年2月-2014年8月本院重症医学科 (ICU) 收治的39例感染性休克患者。纳入本研究, 入选标准: (1) 符合2001年危重病医学会/欧洲危重病医学会/美国胸科医师学会/美国胸科学会 (SCCM/ESICM/ACCP/ATS) 对严重感染和感染性休克的诊断标准[4]; (2) 至少存在以下低灌注表现之一:收缩压<90mm Hg或较基础压下降达≥40mm Hg;尿量<0.5ml·kg-1·h-1持续2h以上;心率>100次/分;皮肤花斑; (3) 患者存在自主呼吸, 无需机械通气。排除标准:年龄<18岁或孕妇。患者根据扩容后有无反应分组, 扩容后有反应者23例 (59.0%) , 无反应者16例 (41.0%) , 2组患者性别、年龄、急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ (A-PACHEⅡ) 和感染相关器官功能衰竭评分系统 (SOFA) 及血管活性药物、心率失常等资料比较差异无统计学意义 (均P>0.05) 。具有可比性。见表1。
1.2 方法
本研究采用前瞻性、观察性、队列研究方法。第1步:用飞利浦监护仪对患者进行中性静脉压测量。具体测量方法为:选择右心房水平 (患者平卧位, 取腋中线与第四肋间交叉点) , 传感器调零, 在呼气末测定, 测量过程中保持输液速度<50ml/h。用Vigileo TM监护仪通过APCO监测技术测量每博输出量 (SV) 、心排血量 (CO) 。第2步:30min内静脉滴入林格氏液500ml。第3步:再次进行中心静脉压测量及通过AP-CO监测技术测量SV、CO。第4步:计算△CVP及△SV, 并根据△SV是否>15%将患者分为有反应组和无反应组。
1.3 监测指标及方法
(1) 经锁骨下静脉置入中心静脉导管, 扩容前后于呼气末测量中心静脉压。 (2) 经桡动脉留置针通过Vigileo TM监护仪持续监测有创动脉血压、SV、CO等血流动力学指标。
1.4 统计学方法
应用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析。计量资料以±s表示, 采用t检验;计数资料以率 (%) 表示, 组间比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 血流动力学
2组间扩容前血流动力学指标比较差异均无统计学意义 (P>0.05) 。有反应组扩容后SV、CO较基线明显升高 (P<0.05) ;无反应组CVP显著增加, 而其他血流动力学指标无明显变化 (P>0.05) 。见表2。
2.2 ΔCVP和ΔSV在感染性休克患者血流动力学中的相关性分析
扩容前后ΔSV与ΔCVP呈显著负相关性 (r=0.651 P=0.026) 。
3 讨论
严重感染 (severe sepsis) 及其相关的感染性休克 (septic shock) 是当前重症加强治疗病房 (ICU) 内主要的死亡原因, 也是当代重症医学面临的主要焦点及难点[5]。严重感染与感染性休克以高心排出量和低外周血管阻力并导致组织灌流不足为特征, 复苏前期, 患者有低的心排血量, 可怜的组织灌注等, 机体对容量有很大的亲和力, 同时患者可能有心脏的功能紊乱。这些导致机体缺氧, 炎性反应及呼吸功能不全。当给予了足够的液体复苏后, 一些患者是有反应的, 表现为尿量的增加, 血压升高, 而另外一些患者则反应不好, 导致更多的液体输入, 以至于患者越来越水肿仍然低血压和无尿, 我们如何能保证充足的液体而又能避免它潜在的危害, 这一重要的临床抉择常常困扰着我们。如果液体平衡的管理没有很好的实施, 那么肺水肿, 心血管并发症, 呼吸功能不全, 机械通气的需求就会发生。危重患者的液体管理策略变化很快, 在脓毒症早期提倡充足的液体复苏, 但是在晚期提倡保守的液体管理, 尤其是当肺脏受损伤时, 如果不加以控制, 所有的策略都可能是危险的。
血流动力学的复杂性使支持目标的实现更为困难, 因此血流动力学的监测与分析并根据血流动力学指标的变化给予及时支持就显得尤为重要。
通过外周动脉压心排量监测、热稀释法测定心输出量、肺动脉漂浮导管或食道超声等可获得较为准确的血流动力学参数, 但这些方法存在创伤大、风险高、技术难度大及费用昂贵等特点, 很难在基层医院普及, 中心静脉压测量只需建立一条中心静脉通路, 具有微创、简便、迅速等特点。但是中心静脉压只是反应右心室舒张末压力, 它不能反应全身组织缺氧的情况, 近期国内外研究显示中心静脉压的动态变化是评价心脏对容量反应的较好指标, 当给予一定的容量负荷后△CVP上升≤2mm Hg时提示心脏对容量反应良好[6]。
本研究以ΔCVP≤2.5mm Hg为界点, 初步证实了中心静脉压的动态变化同样可用于预测感染性休克患者的容量反应性。但该方法在临床实践中也存在一定限制, 对于呼吸机支持患者及高腹腔压力患者因其对中心静脉压的影响而降低其预测能力。
综上所述, 本研究结果表明, 中心静脉压的动态变化可用来指导存在自主呼吸的感染性休克患者的液体治疗, 但在临床应用中需注意影响中心静脉压的有关因素如血容量、右心功能、胸腔内压等。
注:与扩容前比较, *P<0.05
摘要：目的 观察中心静脉压动态变化 (△CVP) 与外周动脉压心排量监测 (APCO) 在感染性休克患者容量评估中的相关性。方法 本研究采用前瞻性、观察性、队列研究的设计方法, 选择2012年2月-2014年8月在医院重症医学科的感染性休克患者纳入研究。所有患者进行晶体液500ml 30min内静脉滴入, 并用飞利浦监护仪进行补液前后中心静脉压测量, 计算△CVP;用APCO持续监测扩容前后各项血流动力学指标变化, 根据对扩容的反应 (扩容后SV增加15%为有反应) 将患者分为有反应组和无反应组, 观察△CVP与APCO的相关性。评估△CVP在预测感染性休克患者容量反应中的临床价值。结果 共有39例感染性休克患者纳入本研究, 扩容后有反应者占58.9% (23/39) , 反应组△CVP为 (1.6±0.9) mm Hg (P<0.05) , 无反应组△CVP为 (4.2±1.6) mm Hg (P<0.05) , △CVP与△SV呈显著负相关性 (r=0.654 P=0.038) 。结论 中心静脉压的动态变化是容量评估中的较好指标, 可用来指导临床液体治疗。
关键词：中心静脉压监测,外周动脉压心排量监测,中心静脉压动态变化,每搏输出量动态变化
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动态反应论文 篇7
数字化反应堆控制系统是一种嵌入在物理环境下的实时系统。它通过控制器的作用使生产过程或控制对象的一个或多个物理量能维持在某一给定水平或按照期望的规律变化。例如数字化压水堆温度调节棒控制系统, 通过实时测量一回路中冷却剂的平均温度, 比较整定值, 产生控制信号控制温度调节棒组, 维持一、二回路功率匹配。
数字化控制器由计算模型控制, 是离散控制, 如温度调节棒控制。生产过程或控制对象是一个物理连续变化过程, 通过系统变量对时间的微分方程来描述系统的实际控制操作模型以及系统中参数的演变规律, 如反应堆一回路的温度变化。控制行为中离散化逻辑控制与物理连续变化过程相互关联, 相互作用, 相互影响。逻辑控制与物理连续变化过程并不是孤立的两个部分, 而是交错地有机结合在一起, 成了一种非常复杂的系统。这种复杂实时系统因其离散控制与物理连续变化过程混杂叠加的特性, 一般被称为混成系统[1]。所以数字化反应堆控制系统是混成系统。
现在数字化反应堆控制混成系统的安全性验证方法, 多只针对离散部分进行验证。而且公认采用基于模型检验或基于推理证明的方法是较理想的方法。若采用模型检验PHaver, Hyper Tech等工具主要优点是自动化程度高, 但是对于复杂混成系统的模型检验问题会因变量较多而不可判定的[2], 所以这种方法适用于变量的数量很小的系统, 不适合工业级的应用。因此采用推理证明的思路更适合复杂混成系统验证。
近期在混成系统验证领域中关于定理证明的理论研究上取得突破性进展。美国Platzer教授在传统动态逻辑的基础上通过引入微分方程描述复杂动态行为, 并建立相应的符号验证算法, 构建微分动态逻辑[3,4,5]。从而实现混成系统的逻辑验证。它的主要特点是可以在不求解微分方程的情况下, 通过微分不变式 (differential invariant) 验证混成系统性质, 避免在求解微分方程时所需要的复杂计算量。
微分动态逻辑在飞机避碰领域[5]、列车控制中的铁路道口控制[6]、无线闭塞中心交接协议[7]等得到广泛应用。因此, 本文基于微分动态逻辑理论, 针对数字化反应堆控制系统提出基于推理证明的安全性建模与验证方法。
1 微分动态逻辑
微分动态逻辑的描述形式分为行为定义和逻辑性质定义两个部分[4]。行为定义说明系统的动作行为, 基本行为定义有三类:
1) 离散赋值, x:=θ表示将θ的值赋给变量;
2) 连续行为定义, x’=θ&φ表示当逻辑公式φ为真的时候系统按照微分方程进行连续变化;
3) 逻辑判断, ?φ对逻辑公式φ进行判断, 如果满足就执行后面的语句, 否则就终止。
复合行为定义也有三种。若α, β为基本行为, 则:
1) 顺序复合, α;β表示混成程序α执行完之后再执行混成程序β;
2) 不确定性选择, α∪β表示非确定性选择, 即α发生或者β发生;
3) 任意循环, α*表示α可重复发生任意次。
逻辑公式说明系统的性质, 其形式和一阶逻辑类似, BNF语法如下:
其中, ~∈{<, ≤, =, ≥, >}。
系统整体的性质描述, 微分动态逻辑提供了参数化的模态算子<α>和[α]来表示可以被系统α达到的状态。这两个算子可以放在任意公式的前面, [α]φ表示系统α能够达到的所有状态都满足, 公式<α>φ则表示至少有一个状态是系统α可达的, 同时这个状态满足φ。这些形式可以很自然地表示α的行为的必然性质与可能性质, 并且可以以命题逻辑的方式组合起来。
微分动态逻辑的推理证明演算法是基于一阶逻辑公式Φ├Ψ, 在传统一阶逻辑法则的基础上, 加入了针对微分方程的代换规则和量词消去法则。通过演算前提条件为Φ和结论Ψ之间的关系, 推理一阶公式的正确性。详细演算方法请参考文献[4]。
Ke Ymaera是微分动态逻辑的自动证明工具。采用内嵌推理演绎、实数代数以及计算机代数证明等技术和工具, 如QEPCAD, Mathematica等。为自动化交互证明的实现提供工具支持。Ke Ymaera的整体结构如图1所示[5]。
2 反应堆控制系统动态逻辑模型
多数反应堆控制系统属于典型的反馈控制形式[9], 如功率控制系统、蒸汽发生器水位控制系统[10]等。在压水堆反应堆功率控制系统中, 对反应堆功率变化的控制, 采用控制棒插入或提出堆芯调整系统控制棒在反应堆中的位置, 而控制动作又根据测量到的电力输出、中子通量水平、冷却剂温度以及控制棒位置等参数反馈信号而发生响应。因此构建反应堆控制系统动态逻辑模型结构, 应基于闭环反馈控制系统, 如图2。
它由反馈控制系统有控制器、受控对象和反馈系统组成。输入信号通过调节和反馈信号比较, 产生控制偏差信号。控制器接收控制信号形成指令发送给控制对象。被控制对象在控制指令的影响下连续运行。
依据控制系统结构, 动态逻辑系统模型的结果如图3所示。
在动态逻辑模型中的反应堆控制系统的控制过程实现, 是离散控制程序根据监测变量值的情况, 调整控制, 改变连续演化过程方程。离散控制程序基本形式分为:赋值、选择、循环和系统终止或空转。
1) 顺序赋值:x:=θ。
2) 选择形式:if语句和if else语句。
3) 循环控制:while、do until和for语句
4) 系统终止或空转
被控对象连续运动模型, 采用微分方程描述。它的一般形式为:x’=θ&H。
x’=θ表示的是被控对象的连续演化过程。如果是微分方程组, 则可表示为 (x1’=θ1, x2’=θ2, x3’=θ3) 。H是一个逻辑公式, 限定x’=θ的演化范围。H为假时, 演化过程终止。
除了建模控制器程序和被控演化过程, 动态逻辑建模型, 还需要定义三个性质:
1) 系统初始条件F, 说明系统起始状态。
2) 系统的安全需求φ, 说明系统任何时候都要满足的安全要求。
3) 系统安全条件S, 用@invariant S定义, 说明保证系统安全需求的条件。
控制系统动态逻辑模型最简化的形式如下:
F→[ (D;C) *@invariant S]Φ
含义为, 在初始条件F下, 系统运行离散行为D和连续行为C运行 (D;C) *。只要满足安全条件S, 则安全需求Φ总能满足。系统的安全性验证工作就是要证明这个公式成立。
3 核反应堆温度控制系统应用
现在用动态逻辑验证核反应堆温度控制系统, 该案例来自文献[11]。反应堆温度控制系统是控制反应堆自身发热产生的温度在稳态工况下维持在一定的安全范围内, 保证系统最低温度不低于Wmin, 最高温不超过Wmax。其基本控制机制是反应堆温度从低温以一定速度升高到最高限值时, 系统通过插入冷却棒的方式来降低反应堆的温度。当反应堆的温度下降到最低温度Wmin时, 系统停止冷却并抽出所插入的冷却棒。此时冷却棒在使用完的t时间内, 需要自身冷却不可使用。只有到t时间后, 才可以再次被使用。反应堆内这样的冷却棒有2根。为了确保核反应堆的温度不会因超过最高限值Wmax而停堆, 显然系统必须满足:“当反应堆温度升至最高限值Wmax时, 至少有一根冷却棒可用。”
所以建立一个核反应堆温度控制系统的混成系统模型, 需要监测的反馈信息是温度和时间。设反应堆的初始温度为W0, 温度限值最大为Wmax, 最小Wmin。反应堆温度控制系统内有冷却棒R1和R2, 冷却棒R1和R2冷却时间参数分别是t1和t2。C为控制辅助变量, 说明哪根控制棒在工作。
反应堆的温度连续变化过程是时间的函数W (t) , 在反应堆温度上升时其过程方程是W (t) =VUP。在冷却棒R1控制下的冷却温度的变化方程是W (t) =V1, R2冷却方程W (t) =V2。
控制程序依据时间和温度的控制如下:
1) 系统初始条件
系统初始时两根冷却棒应都能工作。即冷却棒以冷却T1和T2时间:t1=T和t2=T。
2) 反应堆升温过程模型
3) 冷却棒插入控制模型
1号冷却棒控制:? (W=Wmax∧t1≥T) ; ( (W’=-V1;t’1=1;t’2=1) ∧W≥Wmin) ;
2号冷却棒控制:? (W=Wmax∧t2≥T) ; ( (W’=-V2;t’1=1;t’2=1) ∧W≥Wmin) ;
4) 冷却棒抽出控制模型
1号冷却棒控制:? (W=Wmin∧C=1) ; (t1:=0; (W’=VUP;t’1=1;t’2=1) ∧W≥Wmin) ;
2号冷却棒控制:? (W=Wmin∧C=2) ; (t2:=0; (W’=VUP;t’1=1;t’2=1) ∧W≥Wmin) ;
5) 安全需求
将上述模型转入到Ke Ymaera中得到如下程序, 如图4。
通过Ke Ymaera定理证明, 对其open goal进行归纳总结。系统安全条件如下:
即控制棒的冷却时间必须同时小于反应堆2次升温时间和反应堆在任一根冷却棒降温的时间之和。
4 结论
本文把数字化反应堆控制系统作为混成系统加以研究, 提出用微分动态逻辑将离散控制和物理连续过程统一建模的方法。混成系统建模方法能充分反映控制逻辑和外部连续环境之间的关联和影响, 可有效验证反应堆控制系统的安全性, 是一种理想的建模方法。动态微分逻辑的Ke Ymaera工具, 也为模型的安全性验证提供了工具支持。基于微分动态逻辑的建模方法在反应堆温度控制系统安全性分析中得到了应用。为数字化反应堆控制系统的安全性分析和验证提供了一种新的思路和办法。
摘要：核电数字化仪系统既涉及反应堆随时间变化的物理动态演化过程, 又涉及计算机的离散控制过程, 属于典型的实时混成系统。微分动态逻辑是近年在混成系统验证领域的新方法。提出以微分动态逻辑为基础的构建反应堆控制系统安全验证模型方法, 验证反应堆控制系统中离散化的逻辑控制与反应堆连续性的物理连续变化过程之间的相互作用能否保证反应堆安全需求, 从而提高数字化反应堆控制系统设计的安全性。
关键词：混成系统,微分动态逻辑,数字化反应堆控制系统,建模与安全性验证
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动态反应论文 篇8
关键词：高血压脑出血,微创术,C-反应蛋白
高血压脑出血((h y p e r t e n s i v e i n t r a c e r e b r a l hemorrhage,HICH)是人类疾病中致残率和致死率均很高的疾患。而且我国被世界卫生组织列为脑率中高发国家。HICH起病急,变化快,往往难以在早期判断其转归。研究表明,HICH功能受损的主要原因是出血周围脑组织的继发性损伤。早期治疗减少这种压迫性损伤是改善HICH预后的重要途径[1]。C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是急性炎症时相反应蛋白,CRP主要在肝脏合成,是急性炎症反应的非特异性标志物,其升高程度和持续时间与预后有显著相关性[2]。我们对一批进行微创清除血肿治疗的HICH患者及进行保守治疗的HICH患者观察分析其CRP的变化,探讨其含量变化在疾病预后判断上的价值,总结如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析2005年~2011年所收治的HICH患者135例,均符合中华医学会第4届脑血管会议制定的高血压性脑出血诊断标准[3],按治疗方法不同将患者分为观察组和对照组,观察组为微创颅内血肿清除治疗组,对照组为保守治疗组。所选择观察分析的病例中,大脑半球出血量约为25~50ml或小脑出血量约为10~20ml,神志为嗜睡至浅昏迷。其中观察组患者70例,男性42例,女性28例;年龄38~67岁,平均年龄(52.4±4.7)岁;该组患者发病至入院时间5.6~24h,平均(10.2±2.3)h;对照组65例,男性39例,女性26例,年龄,42~71岁,平均年龄(54.6±4.9)岁,该组患者发病至入院时间4.5~24h,平均(11.4±3.1)h。两组患者性别、年龄、出血部位、出血量以及临床症状比较,差异无显著性(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
两组患者在入院后即抽静脉血1.5ml,观察组在术后24h、3d、7d、14d抽静脉血1.5ml,对照组在同期抽血1.5ml送检验室运用免疫比浊法测定血浆中的CRP水平,检测试剂购自北京利德曼生化股份有限公司。
1.3 观察分析指标
(1)观察记录分析两组患者治疗14d的治疗效果,根据神经功能缺损评分标准判定,其采用全国第四届脑血管病会议制订的脑卒中神经功能缺损评分标准[3],入院及14d时各评分1次,有效率为基本治愈与显效的例数占总例数比;(2)观察分析两组患者血浆中的CRP含量变化。
1.4 统计学处理
采用SPSS统计学软件16.0进行统计分析,计量资料采用表示,组间进行t检验,对计数资料通过卡方检验分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者治疗14d的治疗效果比较
观察组基本治愈6例,显效为31例,有效30例,无效或恶化7例,治疗效果优于对照组,其差异有统计学意义(P<0.05),见表1。
注:与对照组比较,治疗效果P<0.05
2.2 两组患者不同时间血浆中的CRP含量变化的比较
两组患者在入院时血浆中的CRP含量无明显差异(P>0.05),观察组患者在术后24h CRP有小幅度升高,与对照组患者CRP血浆含量差异有显著差异(P<0.05),但3~14d持续显著下降,对照组患者CRP在3~14d持续缓慢下降,二者在7d、14d时CRP血浆含量差异有显著差异(P<0.05),见表2。
注:与对照组比较治疗效果※P<0.05
3 讨论
高血压发病率在的逐年升高,HICH也随之成为神经内、外科常见的疾病。脑出血后血肿压迫脑组织,造成其功能损害,以及血肿周围出现脑血流下降伴局部脑水肿,从而影响神经功能的恢复[4,5]。该病以往多选择保守治疗或者外科开颅手术治疗,近些年来随着微创医学技术在临床上的广泛应用,微创颅内血肿清除术也越来越多的被用于治疗HICH[6]。CRP是一种能与肺炎链球菌C多糖体反应的急性时相蛋白,其能激活巨噬细胞和补体系统,发挥其清除异物及坏死组织的功能,对机体起保护作用。脑出血是一种急性组织器官损伤,CRP升高是组织受损后机体的保护性反应[7]。有研究表明,HICH患者病情轻重与CRP含量的关系,提示CRP含量的升高与HICH患者病情严重程度有关(P<0.01),病情越重,CRP含量越高。急性期CRP明显升高,恢复期则下降[8,9]。有更多报道证明血浆中CRP水平的与疾病的严重程度和预后密切相关,所以有学者提出CRP可作为某些疾病的一个非特异性早期诊断、鉴别以及疗效评估指标[10]。
我们在研究中发现两组患者治疗14d后观察组的治疗效果优于对照组,其差异有统计学意义(P<0.05);在两组135例HICH患者在入院时血浆中CRP水平明显增高,两组间CRP水平没有差异性(P>0.05),这与其他学者报道相似,观察组患者在术后24h CRP有小幅度升高,对照组患者同期血浆中CRP水平小幅度下降,其差异有显著差异(P<0.05),这可能与观察组与手术的应激反应有关,使血浆中CRP水平略有上升,但观察组在术后3~14d血浆中CRP水平持续显著下降,对照组患者CRP在同期血浆中CRP水平持续缓慢下降,二者在7d、14d时CRP血浆含量差异有显著差异(P<0.05),说明应用微创术及早清除颅内血肿,缩短了血肿吸收进程,减轻血肿对周围脑组织的压迫进而出现继发性脑水肿,并可阻断其病理性损害的扩展,消除血凝块分解产物的损害作用,使血浆中CRP水平明显下降,同样也加快了患者的康复速度。
综上所述,HICH患者血浆中CRP水平与HICH的病程转归呈显著相关,对HICH预后判断具有临床应用价值,值得进一步研究。
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