Гидравлический расчет одноразового медицинского шприца объемом 20мл

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

Кафедра «Гидропневмоавтоматика и гидропривод»

Курсовая работа по курсу:

«Гидравлика, гидро- и пневмоприводы»

Часть 1

Гидравлический расчет одноразового медицинского

шприца объемом 20мл

Выполнила: ст. группы МТ-24У

Проверил:         проф.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..……          3

1 Экспериментальное определение силы трения в шприце……………………      5

2 Разработка расчетной гидравлической схемы проточного тракта «шприц – игла»……………………………………………………………………..……..….          7

3 Определение коэффициентов местных сопротивлений по длине тракта......   9

3.1 Площади проходных сечений элементов тракта…………………….       9

3.2 Значения коэффициентов местных сопротивлений………………….      9

3.2.1 Для внезапного расширения ………………………..……………….        9

3.2.2 Для внезапного сужения …………………………………………….   10

3.3 Коэффициент потерь давления по длине иглы ………………..…….      10

3.3.1 Расход в гидравлическом тракте «шприц – игла»…………………   10

3.3.2 Скорость потока в каждом элементе тракта……………….….……  10

3.3.3 Число Рейнолдcа в игле .……………………………….……………  10

3.3.4 Коэффициент Дарси………………………………………………….    11

3.3.5 Коэффициент потерь по длине иглы………………...……………...   11

4 Определение потерь давления в гидравлическом тракте «шприц – игла».....      12

5 Вычисление усилия для преодоления гидравлического сопротивления  тракта ……………………………………………………………………………...          13

Вывод……………………………………….……………………………………...          13

Список литературы……………….………………………………………………          14

Введение

Шприц –– прибор в виде оснащенного поршнем цилиндра с полой иглой, предназначенный для подкожных инъекций.

Толковый словарь русского языка определяет, что: «Шприц –– это устройство для подкожного впрыскивания в виде оснащенного поршнем цилиндра с пустотелой головкой».

В настоящее время существует много разновидностей данного медицинского прибора и его производителей: «Гемопласт», «Luer», «Becton Dickinson», «B.Braun», «ERG», «Helmject», «Bulim Medical», «BogMark», «Момина крепост», «Восток» и другие. Шприцы выпускают двух- и трехкомпонентные. В последних кроме корпуса и поршня со штоком (два компонента) на конце поршня установлено специально резиновое уплотнение. Обычно шприцы имеют объем 1, 2, 5, 10 и 20 мл, а также 22 мл и 24 мл. Они комплектуются стандартными иглами, каждая из которых представляет собой сборочную единицу с основой из стальной цельнотянутой бесшовной трубки с наружным диаметром 0,15 мм и имеющей с одной стороны срез под углом  для облегченного ввода в ткани пациента. Другой конец трубки закреплен в канюле иглы с конической насадкой типа «Luer» для сочленения с канюлей корпуса шприца.

С точки зрения гидравлики шприц можно рассматривать как гидравлический ручной двухходовой мини насос, на выходе у которого есть нагрузка в виде иглы и объекта инъекции. Это можно рассматривать как комплекс гидравлических местных и сопротивлений по длине. Для гидравлических расчетов в системе «Шприц – игла» сделаны эскизы с необходимыми размерами.

Цель работы

1  Изучить одноразовый медицинский шприц с иглой, как сложное гидравлическое устройство.

2  Составить расчетную схему гидравлического проточного тракта «шприц – игла».

3  Рассчитать потери на местных сопротивлениях и потери по длине в гидравлическом тракте «шприц – игла».

4  Вычислить потери давления в тракте «шприц – игла».

5  Определить усилие пальца при пользовании шприцом.

1 Экспериментальное определение силы трения в шприце

1 – Компрессор; 2 – редукционный пневмоклапан;

3  – Образцовый манометр; 4 – Исследуемый шприц;

5 – Секундомер

Рисунок 1 –– Схема экспериментальной установки

Условия эксперимента:

Дата: 19.03.2015

Р_атм = 755 мм.рт.ст.;

_атм = 11;

 мм;

_{цилиндра} = 20 мм;

_поршня = 20 мм;

Результаты эксперимента:

Рстр. = 0,19 атм;

 = 53с.

Вычисляем реальный объём шприца, по формуле

,                                                                                 (1)

где      –– диаметр цилиндра, мм;

–– длина рабочей площади шприца, мм.

Вычисляем рабочую площадь поршня, по формуле

                                                                          (2)

Вычисляем силу трения-движения по формуле

,                                                                      (3)

где     –– рабочая площадь поршня, см²;

Вычисляем силу трения-движения, по формуле

  ,                                                                      (4)

где     –– максимальная сила трения;

Вычисляем площадь поперечного сечения иглы

,                                                           (5)

где      –– диаметр цилиндра, мм;

2  Разработка расчетной гидравлической схемы проточного тракта «шприц – игла»

Анализ эскизных размеров шприца позволяет разработать следующую расчетную схему, по которой будем проводить вычисление значений местных сопротивлений.