第五章气流的测量
人卫版-生理学-第五章-呼吸)
二、气体交换的过程及其影响因素 (一) 肺换气
(二)影响肺换气的因素： 上皮基底膜
1.呼吸膜的厚度: 反比； (0.2~1m)
肺泡上皮 含肺泡表面 活性物质的 液体分子层
2.呼吸膜的面积: 正比; (70㎡,安静时仅用40 ㎡)
肺泡 CO2
3.通气/血流比值( V•A／Q• )
间隙
毛细血管基膜 毛细血管内皮
综上所述
分压差*溶解度 D∝
√分子量 CO2的扩散速率约为 O2的2倍
当O2和 CO2分压差相同时，CO2的扩散速率约为 O2的21倍。在肺泡和静脉血之间， O2的分压差约 比CO2分压差大10倍。
综合以上几种因素的影响，其结果CO2的扩散速 率比O2的扩散速率大2倍。由于CO2比O2容易扩散， 故临床上缺O2比CO2潴留常见。
第五章 呼吸
肺通气 肺换气 气体运输 组织换气
O2
CO2
肺 O2 CO2
O2
血液 循环
CO2
O2 组织 细胞
CO2
呼吸过程的三个环节示意图
第一节 肺通气
肺通气 （ pulmonary ventilation ） 指肺与外界环境之间的气体交换。 1.肺通气的器官: 呼吸道：沟通肺泡与外界环境的气体通道 肺泡：气体交换的场所。呼吸膜六层结构 胸廓：肺通气的动力
三、肺通气功能的评价
（一）肺容积
1.潮气量 (TV) ：每次吸入或呼出的气量。平静， 500mL 2.补吸气量（IRV） ： 平静吸气末，尽力吸气所能 吸入的气量。1500-2000mL
3.补呼气量（ERV）：平静呼气末，尽力呼气所能 呼出的气量。 900-1200mL
4. 余气量（RV） ：最大呼气末存留于肺内不能再 呼出的气量。 1000-1500mL
流体力学课后习题答案第五章
第五章 量纲分析和相似原理5-1 假设自由落体的下落距离S 与落体的质量m,重力加速度g 及下落时间t 有关，试用瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。
解： c b a t g m S ][][][][=c b a T LT M L )()()(2-=2202:1:0:===+-==b c c b T b L aM2Kgt S = 5-3 已知文丘里流量计喉管流速v 与流量计压强差Δp 、主管直径d 1、喉管直径d 2、以及流体的密度ρ和运动粘滞系数ν有关，试用π定理确定流速关系式。
解： 0),,,,,(21=∆νρd d p v f取ρ,,2d v 为基本量11121c b a d v p ρπ∆=，222212c b a d v d ρπ=，33323c b a d v ρνπ= 111][][][][:21c b a d v p ρπ=∆111)()()(3121c b a ML L LT T ML ----=1,0,22:31:1:11111111===-=--+=-=c b a a T c b a L c Mρπ21v p ∆= 212d d =π 333][][][][:23c b a d v ρνπ= 得 011333===c b a23vd νπ=0),,(2212=∆vd d d v p f νρ),(21212νρvd d d f v p =∆)(Re,122d d p v Φ=∆ρ )(Re,12d d pv Φ∆=ρ 5-4 球形固体颗粒在流体中的自由沉降速度f u 与颗粒的直径d 、密度s ρ以及流体的密度ρ、动力黏滞系数μ，重力加速度g 有关。
试用π定理证明自由沉降速度关系式,f s f u d u f ρρρμ⎡=⎢⎣。
解： 0),,,,,(=g d u f s f μρρ取ρ,,d u f 为基本量333232111321,,c b a f c b a f s c b a f d u d u d u gρμπρρπρπ===计算有121-=d u gf π ρρπs =2 ρμπd u f =3 ),(2ρμρρd u f u dg f s f =,f s f u d u f ρρρμ⎡=⎢⎣ 5-6 用水管模拟输油管道。
第5章_湍流动能
Ⅶ the viscous dissipation of TKE, i.e. the conversion of TKE into heat. (表 示TKE的粘性耗散，例如TKE转化为热)
(a)实际环流型在通过对流热泡的垂直剖面内的综合图。 速度矢量是对平均风的偏差。实线表示与热泡向上Байду номын сангаас流 有关的温度斜升的边界，是按实际距离约100m分隔开 来的。
• 大家几乎不了解气压相关项的性质，它 是作为前面所讨论的收支方程中的余项 而估计出来的。
• 换句话说，如果收支方程中其余各项都 是经过测量或参数化的话，那么必须使 方程平衡的余项应当包括未知项估计量 和累计误差。
平流
• 项Ⅱ：平流项 • 对这一项我们知道的很少； • 当在水平方向进行平均的范围超过10km× 10km时，通常假设
在水平方向湍流动能的变化很少，平流项可以忽略不计； • 这对于大多数地表来说可能是一个很好的假设 • 然而，对于小尺度，这一项是很重要的
平流
• 想象有一池水，其温度低于周围的陆地温度。由 于缺乏热量，将导致其上部的空气的湍流减弱。 当空气经过相邻的陆地时将处于活跃的对流状态 。一团平均风场中平流运动的空气经过水池将导 致明显的湍动能收支平衡的变化。
白天归一化耗散率(ε )廓线变程。zi 是混合层厚度，w*
是对流速度尺度。
夜间归一化耗散率(ε )廓线变程。h是边界层厚度，u*
是摩擦速度。
耗散
• 因为湍流是不守恒的，所以在湍流产生最多的地 方——近地面，经常出现最大的TKE，因此也出 现最大的耗散率。
通风系统风量、风压的测量
实验一风管风压、风速、风量的测定一、实验目的在通风除尘工程中，需要对系统中风压、风速及风量进行测定调整，使系统能在正常运行工况下工作。
测量风压、风速及风量的方法有许多种，现场测定一般采用毕托测压管和不同种类的微压计或U型管来进行测量。
通过实验，使学生掌握风管截面的测点布置方法，熟悉风压、风速及风量测量仪表的结构及工作原理，掌握风压、风速及风量的测量方法和计算公式，为专业测试打下基础。
二、实验装置通风系统综合测定实验装置如图1-1所示，该装置由风管、风机及测量箱组成。
图1-1 通风系统综合测定实验装置实验系统的正压管段与负压管段均设有测压孔，可用毕托管直接在测量断面上进行测量。
在风机入口，出口侧各安装有测量风量的测量箱，在箱内安装有标准空气流量喷嘴，为了使测量段的空气流速场较为均匀、在喷咀前后各设有整流板，其穿孔率约为40％，测量箱断面尺寸按空气流速不大于O.76m／s考虑。
I号测量箱，安装有标准喷嘴计3个，其规格为：D100 2个 D50 1个实验系统风量可通过调节多叶调节阀来改变其大小。
三、实验原理及实验方法(一) 毕托管与微压计测量风压、风速及风量空气在风管中流动时，管内空气与管外空气存在有压力差，这个压力差是直接由风管管壁来承受的，称为静压P j ，就空气某一质点来说，所承受的静压的方向为四面八方。
由于空气在风管内流动，形成一定的动压d P ，即为气流的动能。
动压数学表达式 22ρν=d P （Pa ）或 gP d 22γν='P （O mmH 2）动压的方向为空气流动的方向。
静压与动压之和称为总压，数学表达式为d j q P P P +=（Pa ）在毕托管上有测量总压、静压的测孔，与微压计配合使用，就可测出流体的静压、总压与动压。
静压和总压有正负之分，动压只为正值。
在测量总压和静压时，如数值超过微压计的量程，则采用U 型管压力计。
测出空气动压值后，即可求得相应的空气流速。
空气流速 ρdP v 2=（m/s ）或 γd P g v '=2（m/s ）测出测量断面面积F 及计算出空气的平均流速v 后即可计算空气体积流量L 。
生理题目第五章 呼吸
第五章呼吸一、名词解释1．呼吸 2．肺通气 3·呼吸运动 4．胸膜腔内压 5．补吸气量 6．肺活量7·用力呼气量 8．功能残气量 9·每分通气量 10．肺泡通气量1I·通气／血流比值12．氧含量 13.血氧饱和度 14．氧解离曲线 15．肺牵张反射二、填空题1·呼吸的全过程包括________、________、________和________。
2·呼吸道对吸入气体具有________、________和________作用：3·肺通气的直接动力是________与________之间的压力差，肺通气的原动力是________。
4·吸气初，肺内压________大气压；胸内压________大气压。
5·腹式呼吸是指以________舒缩活动为主的呼吸运动，胸式呼吸是指以________舒缩为主的呼吸运动。
6·入工呼吸的基本原理是入为地造成________与________之间的压力差，在入工呼吸时首先要保持________。
7·肺通气的阻力可分为________和________。
8·一次最深吸气后尽力呼出的最大气量称为________。
9·肺泡通气量=(________----________)×________。
10·肺换气的过程是：02由________向________扩散，CO2由________向________扩散，结果是使流经肺泡的________血变成________血。
11·氧和二氧化碳在血液中的运输形式有________和________。
12·co2的运输方式毒要是以________的形式在________中运输。
13·中度缺02可使外周化学感受器________，使呼吸________。
14．调节呼吸最重要的体液因素是________。
第九版生理学第五章 呼吸
液体中的气体分压也称为气体的张力
动脉血 混合静脉血 40 46 组织 30 50
血液和组织中气体的分压(mmHg) PO2 PCO2 97~100 40
生理学（第9版）
二、肺换气
（一）肺换气过程
气体的分压差的作用 O2：肺泡血液 PCO2：血液肺泡
肺换气和组织换气示意图
生理学（第9版）
第二节
肺换气和组织换气
生理学（第9版）
一、气体交换的基本原理
（一）气体的扩散
气体分子从压力高压力低扩散，单位时间内气体扩散的容积称为气 体扩散速率(diffusion rate, D)： 气体的分压 (partial pressure, P) 气体的分子量 (MW)和溶解度S
扩散面积(A)和距离(d)
过程：呼吸肌收缩/舒张胸廓的扩大/缩小肺内压/压力差
吸气(主动)：膈肌、肋间外肌收缩
呼气(被动)：膈肌、肋间外肌舒张 型式：腹式呼吸/胸式呼吸，平静呼吸/用力呼吸
生理学（第9版）
一、肺通气的原理
（一）肺通气的动力
2. 肺内压 (intrapulmonary pressure)：肺泡内气体的压力(随呼吸运动而变)
1. 弹性阻力和顺应性
平静呼吸时肺和胸廓的总顺应性（CL+chw）为0.1L/cmH2O
2. 非弹性阻力(inelastic resistance)
惯性阻力+黏滞阻力(小，忽略不计) 气道阻力：80%90% (气流速度、气流形式、气道口径R∝1/r4)
生理学（第9版）
二、肺通气功能的评价
比顺应性 平静呼吸时的肺顺应性 （L/cmH分+肺表面张力 肺泡II型细胞分泌表面活性物质肺表面张力
第五章 生理学 呼 吸
平静呼吸时, 正常成人约为: 500ml×(12-18)次/分＝ 6-9L/min
最大随意通气量: 尽力作深、快呼吸时的肺通气量。 正常成人约为70-120L/min
通气贮量百分比——
衡量通气功能贮备能力的指标。
最大通气量—每分平静通气量 通气贮量百分比＝——————————————
(2) 肺泡表面活性物质 合成与释放:
肺泡Ⅱ型细胞 主要成份:
二棕榈酰卵磷脂
肺泡 肺泡内液层
肺泡表面 活性物质
分布及特点: 呈单分子层分布在肺泡液体层表面 极性端插入液体层,非极性端朝向肺泡腔 分布密度与肺泡大小有关,小肺泡分布密
度大,大肺泡分布密度小。
* 肺表面活性物质的分布密度可随肺泡
正
侧
面
面
作用：吸气时胸廓扩大，呼气时胸廓缩小
第二节 肺通气
----- 肺与外界环境之间的气体交换过程。 肺通气包括：吸气和呼气。
一、肺通气的动力
肺内压<大气压 肺内压>大气压
吸气
呼气
肺内压与大气压之差
作用：吸气时胸廓扩大，呼气时胸廓缩小
呼吸运动：呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节 律性扩大和缩小。
吸气肌 收缩 （呼气肌） 舒张
膈
膈
吸气
呼气
• 平静呼吸：安静状态下 平稳而均匀的自然呼吸。
– 吸气：膈肌和肋间 外肌收缩，主动过程
– 呼气：膈肌和肋间 外肌舒张，被动过程
膈肌收缩 呼吸运动
和肺内压 膈肌下降 的变化：
胸廓上下径
肋间外肌收缩 肋骨、胸骨上提 前后径、左右径增大
(1)平静吸气时
(主动过程)
胸腔扩大 肺扩张
生理学第五章呼吸
─ 平静呼吸、用力呼吸和呼吸困难： • 平静呼吸：安静状态下的呼吸运动，平稳而均匀，每分钟12~18 次；吸气为主动，而呼气是被动。 • 用力呼吸：当机体运动，或吸 入气中的 CO2 增加、 O2 减少， 或肺通气阻力增大时，呼吸运 动加深加快，此时不仅参与收 缩的吸气肌数量更多，收缩更 强，而且呼气肌也参与收缩， 称为用力呼吸或深呼吸。 • 呼吸困难：在缺O2、CO2增多、或肺通气阻力增大较严重的情况 下，可出现呼吸困难，表现为呼吸运动显著加深，鼻翼扇动，同 时还会出现胸部困压的感觉。
呼吸全过程示意图
肺 静 脉 左 心
动 脉
组 O2 组 织 织 毛 细 细 血 CO 2 胞 管
组织换气
空 气
呼 吸 道
肺 肺 毛 细 泡 CO2 血 管
肺换气
O2
肺通气
肺 动 脉
右 心
气体运输
静 脉
外呼吸
(内呼吸)
第一节
肺通气
肺通气是指肺与外界环境之间进行气体交换的过程。
实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓等。
呼吸肌
• 吸气肌：主要为肋间外肌和膈肌。 • 呼气肌：主要为肋间内肌和腹肌。 辅助吸气肌：包括斜角肌、胸锁 乳突肌等。
（1）平静呼吸
膈肌收缩使膈顶下移，增大 胸廓的上下径；肋间外肌收 缩使肋骨上提,扩大胸廓前 后径和左右径 胸廓容积扩大，肺在胸膜 腔负压作用下被动扩张 肺内压＜大气压， 气体经呼吸道入肺
1．弹性阻力和顺应性
• 弹性阻力：弹性物体对抗外力作用下时所产生对抗变 形的力，即回位力。其大小可用顺应性来度量。 • 顺应性：度量弹性体可扩张性的参数，它反映了弹性 体在外力作用下发生变形的难易程度。
顺应性大= 易扩张 =弹性阻力小 顺应性小=不易扩张=弹性阻力大