Опір повітроносних шляхів. Розрахунок опору повітроносних шляхів

«Опір повітроносних шляхів»Представляє собою-залежність, схожу з електричним опором, і може бути виражено як: R = P / V, де Р-зниження тиску між двома точками, розташованими по ходу воздухоносного дихального шляху-V -поток, газу, виражений як його обсяг в одиницю часу-R - опір, виражене як відношення падіння тиску на одиницю потоку.

Зазвичай вважають, що електричний опір має постійну величину. Опір повітроносних шляхів рідко буває постійним. Воно зростає в міру збільшення дихального потоку за винятком випадків, коли швидкості потоку і щільність газу дуже невеликі. Почасти тому термін «опір» використовують довільно, однак, концентруючи увагу на реальних величинах АР при даному потоці.

при розгляді дихального тракту людини в цілому Р являє собою різницю між тиском в альвеолах (РА) і тиском в ротовій порожнині (Ррот.пол. зазвичай дорівнює нулю до початку застосування дихального апарату).

У класичному дослідженні, проведеному Rohrer в 1915 р, було зроблено припущення, що загальне значення АР в дихальному тракті людини може бути розглянуто як сума двох компонентів: Р = К1V + К2V.

Ця формула значно спрощує проблему. Kesic і Jaffrin в 1974 р розглядали дану залежність як емпіричну спробу описати перехідний стан між режимом при малому потоці і постійному опорі і випадком зростання опору одночасно з потоком. Вони не (Визначили значущості коефіцієнтів, запропонованих Rohrer, з позицій механіки рухомих середовищ. Проте рівняння (21) залишається найбільш придатним для попереднього обговорення даної проблеми і орієнтовного прогнозування, ніж деякі інші більш адекватні математичні моделі.

рівняння (21) свідчить, що на практиці дихальна система складається ніби з двох послідовно з`єднаних частин. В одній з них опір постійно, а АР пропорційно V. В іншій опір збільшується зі зростанням потоку, а Р більш-менш пропорційно V2. Дуже часто допускали, що KiV є фактором, який відображає ламінарний потік, відповідно до залежністю Хагена - Пуазейля, в той час як K2V2 характеризує турбулентний потік.

Наявність останнього в дихальних шляхах слід очікувати при числі Рейнольдса вище 2000: Число Реінольдса = гкорость-діаметр (щільність / в`язкість), де швидкість - середня лінійна швидкість газу в повітроносних шляхах, см / с- діаметр позначається в сантиметрах, щільність газу в грамах на 1 см3, а в`язкість в Пуазейль.

У повітроносних шляхах даного діаметра лінійна швидкість пропорційна потоку (V). Отже, число Рейнольдса буде пропорційно як V, так і щільності газу.

Вважають, що турбулентний потік при звичайному диханні має місце в трахеї. Його виникнення набагато ймовірніше в великих дихальних шляхах, ніж в дрібних. У невеликих повітроносних шляхах число Рейнольдса менше не тільки внаслідок меншого їх діаметра, але і в результаті зниження швидкості газу, оскільки на рівні цих шляхів загальна площа перетину, респіраторного тракту більше.

Р може бути майже пропорційним V2, навіть коли потік за характером руху незначно турбулентен. Прикладами цього служать падіння тиску при конвективному прискоренні, характер потоку пріізмененіі в поперечному перерізі, повітроносних шляхів або при зміні напрямку руху.

Постійні K1 і К2 повинні враховувати наступні характеристики повітроносних шляхів: довжину, діаметр, число паралельних з`єднань (проходів), шорсткість стінки і т. д. Необхідними характеристиками газу служать в`язкість (в K1 якщо потік чисто ламінарний) і щільність (в К2 якщо потік, турбулентен або має інші «неламінарние» форми). Ще один очевидний фактор полягає в самій пропорції системи, якій підпорядковані K1 і К2 відповідно. У міру збільшення потоку або щільності газу і перевищення певних, меж цих величин пропорції між K1 і К2 повинні змінюватися, в результаті чого значення, запропоновані Rohrer, не можуть бути абсолютно постійними. Цим можливо і пояснюється недостатня прогностична цінність рівняння, тому що розглядаються змінні зазнають значних змін.

рівняння зручно в якості довідкового критерію для аналізу роботи, що витрачається на дихання, при знаходженні людини на глибині. Наприклад, Maio, Farhi в 1967 р встановили, що зміни в щільності газу впливають на ДР навіть при низьких величинах потоку, що свідчить про не строго ла мінарності потоку при даних швидкостях. У той же час розраховані для різних частин системи дихальних шляхів числа Рейнольдса були настільки невеликими, що потік не міг бути вираз турбулентним. У подальших дослідженнях, проведених Wood, Bryan в 1969 р, було наголошено на важливості конвективного прискорення і інших режимів потоку газу, при яких Р пропорційно V2 і щільності.