高温高压导管（精选3篇）
高温高压导管 篇1
0 引言
高压引气导管是飞机空气管理系统必不可少的组成部分,负责运输气体、保证能量供给的作用[1,2]。引气导管内流动的高温高压气体会施加机械应力和热应力于管道;同时,导管与机身之间的连接部件还会将飞机载荷分布变化引起的位移和振动传递给管道,影响约束边界,形成附加应力;由于导管穿过机翼、发动机吊挂、机身等多个区域,应力集中可能引起的管道变形和疲劳破裂,不仅会影响环境控制系统功能的实现,而且会给其他系统带来安全隐患[3,4,5],故高压导管系统需具有较高的可靠性。
为了保证高压导管的安全运行,提高飞机的派遣率,在飞机设计阶段,有必要对高压导管系统进行应力设计分析。目前在高压导管系统的设计优化方面,国外相关机构已开展了深入系统的研究,形成了较为完备的集热学、力学、声学、疲劳分析、故障模拟等于一体的系统理论分析方法与试验研究手段[6,7],但由于保密等原因,相关报道甚少。国内对该方面研究还处在起步阶段,无论是理论分析还是试验验证均非常少,这种局面对于我国自主研制飞机十分不利。故接下来本文将对高压导管展开应力特性分析研究。
1 导管应力计算流程及软件
1.1 导管应力计算内容与准则
客机的引气导管系统主要由导管、法兰、阀门、支撑结构、补偿装置等组成,所受应力主要由内压、导管的热膨胀、外部载荷和偶然载荷等。综上,对于高压导管,无论是其结构组成还是应力分析都将会是一个比较复杂的过程,这决定了研究工作必然是一个由粗到细的过程。
应力分析与计算是研究管道在各种载荷作用下产生的力、力矩和广义(等效)应力。在应力计算中,由于不同材料、部件的物性和结构特性存在差异,相应的应力判据也有所不同,选择合适的应力准则是应力计算的基础,对于金属导管,米塞斯(Von Miese)屈服准则为最符合的应力准则。
1.2 导管应力计算软件
目前压力管道应力分析和动力分析方面,有CAEPIPE/CAESAR/MD NASTRAN等计算软件。其中,CAEPIPE以其规范的通用管道设计、强大的分析功能、友好的界面、丰富的数据库等优势为大客导管应力分析提供了有利的技术保障;而MD NASTRAN软件允许多学科在求解器内核上的集成仿真,可求解线性、非线性、CFD、运动以及显式非线性动力学等问题,并能够给出实体模型的三维仿真结果。但其计算模型复杂,计算速度较慢,任何部件都需要建立数值模型,效率较低。对于引气导管的前期设计或简单校核,可采用CAEPIPE进行原始约束和支撑条件下的管道应力分析,获得应力和位移分布结果。本文将以尾段辅助动力装置引气导管为例,通过CAEPIPE建模进行应力分析。
2 辅助动力装置引气导管
2.1 导管描述
辅助动力装置(Auxiliary Power Unit)引气是客机引气系统的重要组成部分,引气系统可以根据工作状态选择从发动机、辅助动力装置或高压地面气源引气。在地面发动机停车状态或者空中应急状态下,辅助动力装置引气系统可以为为座舱空调、发动机起动提供气源。图1为尾段辅助动力装置引气导管的模型图。
2.2 材料特性及导管特性
引气导管材料为钛合金,型号为CP-1 Ti,密度ρ=4512kg/m3,努塞尔数Nu=0.3。典型温度下的材料属性如表l所示。计算过程中,其它温度点的材料属性可通过线性拟合获得。其中E为弹性模量,α为线膨胀系数,Fty为材料屈服极限。
导管由两段不同直径的部分组成,两段导管的截面属性及保温层属性如表2所示。
2.3 导管附件
1)法兰及V型卡箍。由于工艺及安装要求,导管的长度存在限制,布置中采用法兰作为断点,将导管分为几部分,导管与导管之间通过V型卡箍连接。
2)鞍形卡箍。鞍型卡箍主要用于限制导管侧向位移,防止导管大变形时与周围部件产生干涉,是导管系统位移约束的主要部件。
3)球形接头。球形接头为波纹管密封式球形接头,其仅能在侧向两个自由度进行转动。表3所示为球形接头特性。
4)防火密封件。防火密封件用于隔离火区和非火区,材料为橡胶,会对导管施加一定的约束力。
3 计算结果与分析
3.1 建模情况说明
根据导管模型图中的管道布置和尺寸参数在CAEPIPE中建立如图2所示的尾端辅助动力装置引气导管模型,模型中主要的部件包括管道、固定点、卡箍、球形接头、变径等。图2为节点图。
其中拉杆的建模采用了等效建模的方法,假设拉杆为两端为球形接头的一段实心导管,并且一端固定,建模图具体如图3所示。
3.2 应力计算结果
在应力计算结果评估方面,通常需注意导管的应力大小及分布、导管的安全裕度、支撑点及接口处的载荷大小、球形接头的最大转动量以及导管的变形位移情况。其中,安全裕度=许用应力/实际应力-1。
取保护压力的工况点作为输入,计算结果如下,图4为导管的应力分布云图,该图表现了导管上应力分布的范围及分布情况。从图中可以看出,应力主要集中在第二个鞍形卡箍处。图5为导管的安全裕度分布云图,从图中的分布情况来看,导管的安全裕度都大于1。
图6表明了导管上所有球形接头的最大转动角度,从图中可以看出,所有球形接头的最大转动角度均未超过最大允许的转动角度,球形接头的设计是符合要求的。
表4列出了鞍形卡箍以及两个接口处的载荷大小,其中节点10和节点370分别为导管与球面框的接口和导管与辅助动力装置的接口,节点70和节点180为两个鞍形卡箍的位置。
图7是导管偏移量的示意图,其中虚线部分是偏移方向及大小的示意,从图中可以看出,第二个球形接头处的偏移量是最大的,同时节点110、节点270由于与结构间隙最小,也需对其进行考察。表5分别列出了三个节点处的位移偏移量,可以看出三个点处的偏移量都小于要求的半英寸。
通过上述计算表明,导管的应力情况、节点载荷、偏离量等均处于可接受范围。
4 结论
本文在考察空气导管结构尺寸、材料物性参数、工作条件及布置方式等因素的基础上,基于CAEPIPE软件对尾段辅助动力装置引气系统进行建模和应力分析,考察了其应力分布、应力大小、安全裕度、球形接头转动量、支撑点和接口处的载荷大小以及关键位置的偏移量。结果表明,CAEPIPE能迅速、有效的模拟空气导管的力学性能,为大型客机引气导管的设计节约设计成本。
摘要：本文在分析了民用客机高温高压引气导管工作特性、材料特性、受力原理和布置方式的基础上,基于CAEPIPE软件建立了引气导管的计算模型;并选用米塞斯应力准则,进行了应力计算与分析。研究工作对于我国民用客机导管系统的设计优化具有参考价值。
关键词：民用飞机,高温高压导管,应力分析
参考文献
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高温高压导管 篇2
耐高压注射型双腔PICC导管 (Power PICC) 是在彩色多普勒超声机引导的技术下经上肢静脉 (贵要静脉、肘正中静脉、头静脉) 穿刺将导管尖端至于上腔静脉或锁骨下静脉的导管。双腔Power PICC使用于短期或长期的经外周植入的中心静脉的静脉治疗、造影剂的高压注射, 同时还可进行中心静脉压的测定等, 与巴德的单腔PICC导管相比较, 该管的先进性及实用性为临床上解决了很大的难题。我科自2010年8~11月份对18例肿瘤患者植入耐高压注射型双腔PICC导管进行治疗和观察, 现介绍如下。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组病例均为已确诊的肿瘤患者, 根据临床需要在治疗过程中均需反复做加强CT注射造影剂。男性12例, 女性6例, 年龄43~68岁, 平均年龄55.5岁, 4例胃癌, 4例直肠癌、4例结肠癌、3例乳腺癌、2例胆管癌、1例肺癌。
1.2 术前准备
1.2.1 术前宣教
向患者及其家属讲解此导管的目的、优越性、操作的方法、术中的配合及注意事项, 以消除紧张心理, 取得患者的配合, 并签订置管同意书。
1.2.2 物品准备
耐高压注射型双腔PICC导管1套、软皮尺1个、无菌手套3副、1袋无菌生理盐水250m L、碘酒、酒精、棉签、止血带、12cm×15cm透明敷料贴膜、10m L及1m L的注射器各1只、单接头1个、肝素盐水100m L (其中含肝素钠为125U/m L) 、无菌纸胶贴1包、超声机1台。
2 方法
2.1 置管步骤
(1) 选择血管和确定穿刺部位:首先使用多普勒彩色超声进行对上肢静脉的选择, 一般选择血管相对粗、直远离动脉的血管, 由于导管相对的较粗, 所以穿刺部位建议在肘窝水平之上, 降低静脉炎的发生率。 (2) 测量置管长度:患者取平卧位, 将前臂外展与身体呈90°放置, 用软皮尺从拟穿刺点至右锁骨头, 然后下行至第三肋间隙的长度★1。 (3) 常规消毒后铺上无菌治疗巾及无菌洞巾, 利用超声机探头再次确认血管, 扎上止血带, 使血管扩张。 (4) 导管的修剪:根据测量的长度对双腔Power PICC导管进行修剪, 从导管通用连接头上取下T型连接管, 将支撑导丝后撤至拟定剪切点的后方, 用无菌剪刀小心的修剪。 (5) 静脉穿刺:在多普勒彩色超声的引导下将安全型穿刺针插入选定的静脉, 间回血后松止血带然后将导丝插入预期的深度, 局麻后插入微插管鞘, 然后缓慢插入导管, 当导管顶端进入肩部时, 让患者插入侧摆头 (下巴至于肩上) 以防止误入颈静脉, Power PICC导管具有特征性的倒锥形设计, 具有抗扭结的功能。 (6) 退出微插管鞘, 取出支撑导丝/T形连接管, 抽取回血后先用生理盐水冲洗每个腔, 然后用肝素盐水对每个管腔进行封管, 每个腔的用量达到1m L即可满足要求。
2.2 结果
在18例中, 成功17例, 失败1例, 因长期行化疗血管增生/破坏严重, 导管没有进入预期目标。成功率为94%
3 护理
3.1 适应证
除了巴德PICC适应证外, 耐高压注射型双腔PICC导管可以行高压注射造影剂, 为肿瘤患者消除了痛苦, 同时还减少了经济上的负担;可以为危重患者进行中心静脉压的测量;在临床中还可以同时输注几种不同种类的药物, 如肿瘤患者在输注化疗泵时可以与其他液体同时输入, 不需要单独在建立静脉通路了, 为患者消除了因穿刺带来的痛苦。
3.2 禁忌证
存在已知或者与导管相关性的感染、菌血症或败血症;患者的体型无法适用所植入到导管的型号;已知或怀疑患者对该导管中所含的物质过敏;拟进行穿刺的区域曾接受过放射治疗;在拟置管区域曾发生过静脉栓塞或曾进行过血管外科手术;局部组织因素将妨碍导管的适当固定或植入;上腔静脉压迫综合症;严重出血性疾病或处于高凝状态者。
3.3 规范封管
此导管每次使用12h后用10m L的生理盐水脉冲式冲洗每个管腔, 然后再用肝素盐水封闭每个腔;不用时建议在48h内先用生理盐水冲洗每个腔, 然后在用肝素盐水冲洗每个腔, 通常情况下各腔肝素盐水的量达到1m L即可满足要求。
4 讨论
耐高压注射型双腔PICC导管为肿瘤患者提供了一条无痛性、安全性的治疗手段, 同时充分的保护了肿瘤患者的血管;提高了患者的生活质量, 也为需要携带化疗泵的患者解决了可以与其它药物同时输入的问题等。Power PICC是一种新技术、新产品, 要求护士具有高度的责任心、做好相应的护理工作, 保证治疗的顺利进行。在临床中充分发挥Power PICC的价值最大化, 是值得我们深讨的问题, 也是医护人员做好人性化服务的一个具体体现。
参考文献
高温高压导管 篇3
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2012年2月至2015年6月在本地区导管室和心外科被诊断为动脉导管未闭合并重度肺动脉高压的20例患者的相关临床和影像学资料。所有患者均经过超声心动图、多排螺旋CT确诊。其中男12例, 女8例, 年龄5~33岁, 平均 (13.8±8.5) 岁。病程1个月至25年, 平均病程 (13.9±7.9) 年。排除合并其他器质性心脏病者。8例劳累后出现心悸气短胸闷, 4例伴有咳嗽, 1例出现大咯血, 其余7例无明显临床症状, 因检查其他疾病无意中被发现。
1.2 仪器与方法
(1) 仪器:采用Philips IE33超声显像仪, 探头频率为2~7 MHz。 (2) 方法与图像分析:常规经胸二维超声心动图检查, 观察心腔大小、动脉导管内径、主肺动脉内径及压力, 主肺动脉分流信号及频谱, 20例均做超声造影, 部位取左上肘静脉, 造影剂用5%碳酸氢钠+维生素B6 300 mg, 造影时取心尖四腔观察, 同时观察左、右心腔造影剂显现的顺序、主动脉、肺动静脉及动脉导管造影剂血流显现情况。
2 结果
常规超声心动图显示:20例患者均显示肺动脉增粗, 右心室和右心房肥厚, 16例主动脉与肺动脉分叉处可见一粗大管状回声, 内径范围为8.8~11.9 mm, 平均 (10.1±0.7) mm。彩色多普勒超声显示:3例可见蓝色右向左血液分流信号, 未见明显左向右血液分流信号。超声造影显示:注入造影剂后右房、右室显影, 之后造影微泡迅速进入左心房和左心室, 全部患者均可见腹主动脉腔内有浓密的造影剂回声充填, 提示主动脉与肺动脉之间存在交通, 所有患者使用造影剂后均无不良反应发生。
3 讨论
对于单纯动脉导管未闭, 超声心动图是较为理想的诊断方法, 但是合并肺动脉高压时, 超声心动图诊断较困难, 原因是随着肺动脉压力增高, 右心逐渐增大, 大血管水平出现双向分流或以右向左为主的分流;重度肺动脉高压时分流速度降低, 甚至检测不到分流, 此时易误诊为单纯肺动脉高压, 而不能发现动脉导管未闭。动脉导管未闭与肺动脉高压的常规超声鉴别点是大血管水平有无分流存在[2], 对无分流表现的重度肺动脉高压, 要警惕是否合并存在动脉导管未闭。
现阶段, 超声造影仍然是诊断动脉导管未闭合并重度肺动脉高压的“金标准”[3]。它通过外周静脉注入造影剂至右心显影, 对肺动静脉瘘的诊断是通过造影剂微泡显影方式来实现的, 重点观察腹主动脉是否有造影剂回声显示, 以此推断动脉导管未闭是否存在。
本研究中, 常规超声心动图显示:20例患者均显示肺动脉增粗, 右心室和右心房肥厚, 16例主动脉与肺动脉分叉处可见一粗大管状回声, 均提示肺动脉高压, 而未发现动脉导管未闭。彩色多普勒超声显示:3例可见蓝色右向左血液分流信号, 未见明显左向右血液分流信号, 提示有3例患者可能存在动脉导管未闭。超声造影显示:全部患者均可见腹主动脉腔内有浓密的造影剂回声充填, 提示主动脉与肺动脉之间存在交通, 提示动脉导管未闭的存在。研究证实了经外周静脉超声造影对动脉导管未闭合并重度肺动脉高压具有非常高的诊断价值, 值得在临床广泛应用, 但需要指出的是, 此项检查为有创检查, 部分患者不易耐受, 对这部分患者, 亟需探索无创的高分辨率的血管成像检查技术来满足临床需求。
参考文献
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