Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы по теме исследования 15
1.1 Общие сведения о растениях, содержащих каротиноиды (ботаническая характеристика) 15
1.2 Облепиха крушиновидная Географическое распространение и агрокультура. Химический состав. Фармакологическая характеристика . 15
1.3 Сушеница топяная Географическое распространение. Химический состав. Фармакологическая характеристика. 36
1.4 Шиповник Географическое распространение и агрокультура. Химический состав. Фармакологическая характеристика. 38
1.5 Боярышник Географическое распространение и агрокультура. Химический состав. Фармакологическая характеристика. 51
Выводы по главе 54
Экспериментальная часть.
Глава 2. Ресурсные и агробиологические исследования 55
2.1 Товароведческие исследования и диагностика сырья 55
а) Облепиха.
б) Сушеница. Микроскопия травы.
В) Боярышник.
2.2 Изучение качественного состава каротиноидов 59
2.3 Качественный и количественный состав флавоноидов 65
2.4 Качественный и количественный состав сапонинов .67
2.5 Качественный и количественный анализ дубильных веществ 68
2.6 Определение аскорбиновой кислоты 70
2.7 Определение каротиноидов 71
2.8 Качественный и количественный анализ органических кислот 73
2.9 Количественное определение полисахаридов 75
Выводы по главе 78
Глава 3. Роль фармацевтических факторов в создании лекарственных форм препаратов природного происхождения 79
3.1 Качество лекарственного вещества и лекарственной формы 79
3.2 Оптимизация доставки лекарственного вещества 80
3.3 Увеличение растворимости лекарственных форм природного происхождения 82
3.4 Применение неводных растворителей или систем сорастворителей при разработке препаратов природного происхождения 84
3.5 Роль ВЭЖХ по разделению каротиноидов при создании лекарственных форм 85
3.6 Биодоступность и механизм взаимодействия вспомогательных и лекарственных веществ 90
Выводы по главе 99
Глава 4. Выбор критериев и методов оценки качества исследуемых субстанций в лекарственных формах 100
4.1 Выбор критериев и методов оценки качества исследуемых лекарственных форм 101
4.2 Исследование микробиологической чистоты препаратов природного происхождения 103
4.3 Омыляемая и неомыляемая фракция 123
4.4 Исследование и изучение состава масла шиповника 131
4.5 Исследование и изучение состава плодов, листьев и плодов боярышника 143
4.6 Исследование влияния экстракта боярышника на мозговое кровообращение в условиях экспериментальной ишемии 166
4.7 Разработка технологии получения масла облепихи и масла шиповника 171
Выводы по главе 181
Глава 5. Разработка технологии получения субстанций из растительного сырья и готовых лекарственных форм природного происхождения 183
5.1 Испытание вакуумной установки 183
5.2 Технология получения биологически активного вещества 188
5.3 Выбор режима десублимации 189
5.4 Разработка, создание и обоснование выбора лекарственных форм природного происхождения 199
5.4.1 Разработка лекарственных форм масла облепихового и масла шиповника 201
5.4.2 Сравнительное изучение биологической активности масла облепихового, масла шиповника и масла облепихового и шиповника в капсулах 230
5.4.3 Разработка нового препарата Олестезин суппозитории ректальные и нормативной документации 233
5.4.4 Разработка нового препарата Пассиспасмин и нормативной документации 252
5.4.5 Разработка нового препарата Кардиобелл и методов стандартизации 269
5.4.6 Валидация аналитического метода препарата Кардиобелл таблетки 279
5.4.7 Клинические исследования нового препарата Кардиобелл 301
Выводы по главе 305
Глава 6. Разработка методов расчета производительности капсулятора и вакуумной десублимационной сушки 306
6.1 Разработка модели жидких сред в капсуляторе 306
6.2 Определение движения капсулированного вещества по поверхности покрывающего материала 311
6.3 Определение времени пребывания жидкого материала в капсуляторе 131
6.4 Инженерная методика расчета производительности капсуляторного агрегата для нанесения покрытий 315
6.5 Создание математической модели расчета производительности вакуумной камеры и десублиматора 317
6.6 Разработка рекомендаций по проектированию вакуумной десублимационной установки 325
Выводы по главе 329
Общие выводы 330
Литература 333
- Облепиха крушиновидная Географическое распространение и агрокультура. Химический состав. Фармакологическая характеристика
- Исследование и изучение состава плодов, листьев и плодов боярышника
- Разработка нового препарата Пассиспасмин и нормативной документации
- Создание математической модели расчета производительности вакуумной камеры и десублиматора
Облепиха крушиновидная Географическое распространение и агрокультура. Химический состав. Фармакологическая характеристика
Облепиха крушеновидная известна с давних времен. Диоскорид и Плиний упоминают ее под именем Gyppophaes. Происхождение названия рода, полагают, произошло от греческих слов "hippos" - лошадь, и "pgaes" блистающий, так как древними греками листья, молодые ветви и побеги облепихи употреблялись для лечения лошадей, при выздоровлении которых их шерсть начинала блестеть и лосниться. Видовое название облепихи происходит от греческих слов "rhamnos" - колючий и "eidos" - вид. Таким образом, в бинарном названии Hippophfae rhamnoides - отражены биологические и морфологические свойства растения. [1-4]
Русское название растения отражает характер плодоношения - густо и плотно сидящие на ветвях плоды облепихи с короткими плодоножками буквально облепляют плодоносящие побеги.
Облепиха относится к семейству лоховых (Elaeagnaceac), включающему в себя три рода (лох - Eleagnus L., шефердия - Segephedria N.H., облепиха - Hippophae L.) и 65 видов. Род Hippophae L., согласно "Флоре СССР", включает три близких между собой вида: облепиху иволистную (Hippophae salicifolia D.don), облепиху тибетскую - H.Tibetana Schlecht) и облепиху крушиновую (H.Rhamnoides L.).
Облепиха иволистная представляет собой дерево 5-11 м высотой, имеет длинные ветви с небольшим количеством колючек: листья очередные, линейноланпетные, 4-8,5 см длиной и 4-12 мм шириной. Плоды оранжево-желтые, мелкие от 5 до 7 мм длиной и примерно такой же ширины плодоножкой до 1-4 мм. Распространена в умеренных климатических зонах Гималаев [5-8] на высоте от 1500 до 3500 м над уровнем моря, захватывая районы Индии, Непала и Бутана. Облепиха тибетская распространена в горах Тибета на высоте 3000-5000 м над уровнем моря. Это низкий колючий кустарник высотой 10-15 см с мелкими плодами и листьями. В литературе не имеется никаких указаний о хозяйственном использовании этого вида. [3-5]
Наиболее ценный вид этого растения - облепиха крушиновая распространена на обширной территории и Европы, и Азии . [9-12]
Плод облепихи - костянка, содержит одно семя, находящиеся в семенной камере (эндокарпий). Эндокарпий кожистый, полуокостеневший. Зрелая костянка шарообразная или овальная, 8-10 мм длины и 3-6 мм ширины или эллипсоидальная 5-7 мм длины 3 мм ширины. Окраска околоплодника желтая, оранжевая до темно-красной со всеми переходящими оттенками. Плоды сочные, обладают кисловато-сладким вкусом и приятным запахом. Семя продолговато яйцевидное длиной 4-7 мм и шириной мм, темно коричневое, иногда почти черное, блестящее, с продольной бороздкой. Содержание семян в плодах составляет до 10%. Плоды облепихи созревают в конце августа - в начале сентября: растение плодоносит ежегодно и очень обильно, начиная с 4-5 года жизни [5-6]
Произрастание облепихи в СНГ. Облепиха - полиморфная культура, образует в пределах распространения географические расы, отличающиеся размерами растений, строением кроны, морфологическими особенностями наземной части, зимостойкостью, сроком созревания, биохимическим составом плодов, урожайностью. Ее ресурсы варьируют в зависимости от географического расположения, экологических условий, урожайности. [13 16]
Ареал естественных зарослей на территории России прерывистый. Западная граница - Калининградская область, а восточная - Читинская область. Имеются заросли в южной части страны. В Средней Азии естественные заросли облепихи имеются в Узбекистане, Таджикистане и Киргизии. Наиболее широко облепиха распространена в Сибири. В пределах Алтайского края более тысячи гектар естественных зарослей находится в нижнем течении реки Катуни, на базе которых организованы 2 специализированных хозяйства: Бийский лесхозтехникум и совхоз "Сибирский". [17-20]
О сырьевых запасах облепихи и ее плодоношении имеются как общие, так и региональные сведения.
Плодоношение естественных зарослей облепихи изучено слабее. Имеются расхождения в оценке степени плодоношения естественных зарослей, что можно объяснить разными методами учета и другими факторами.
Количество площадей под облепихой ежегодно снижается по разным причинам (раскорчевка пойменных тугайных лесов с облепихой под хлопок и другие культуры, вырубка облепихи для устройства колючих изгородей и ДР-) На Алтае основные массивы облепихи располагаются в нижнем течении реки Катунь, а также в долинах рек горного Алтая.[21-35] На Северном Кавказе заросли облепихи в основном сосредоточены в горных и предгорных районах. В Ставропольском и Краснодарском краях она произрастает по пойме реки Кубань и ее притоков: Уруп, Лаба. Площадь, занимаемая облепихой в обследованных районах Краснодарского края - 270 га.[36-38]
В Кабардино-Балкарии, Северной Осетии и Карачаево-Черкессии заросли облепихи распространены по долинам рек Баксан, Черек, Нальчик, Черек, Урух, Арден, Терек, Кубань, Большая Лаба и их притокам. Много облепихи по Баксанскому ущелью, где она поднимается на высоту до 2700 м над уровнем моря. Как указывает Д.А.Муравьева, в вышеуказанных республиках выявлены промышленные запасы облепихи соответственно на площади 98 га. Эксплуатационный запас свежих плодов по Кабардино-Балкарской республике составляет 91,6 т, по Северной Осетии - 49,9 т, по Карачаево-Черкессии - 12 т, по Ставропольскому краю - 780 т. Облепиха встречается также в Дагестане, Чеченской и Ингушской республиках, где она произрастает по долинам рек Самура, Курах, Терек[39-51]. В последние годы значение облепихи быстро возрастает, а эксплуатация сравнительно ограниченных дикорастущих массивов не удовлетворяет потребность народного хозяйства в ней. В связи с необходимостью увеличения сбора плодов облепихи лучшего качества возникла необходимость ввести это растение в промышленную культуру. В настоящее время накоплен определенный практический опыт выращивания облепихи.[52-59]
Наиболее существенной в медицинском отношении составной частью мякоти плодов облепихи является жирное масло и жирорастворимые витамины.
Известно, что состав и качество облепихового масла зависит от сортовых особенностей облепихи, способов получения масла, места произрастания и даже от применения агротехники. Поэтому большое количество работ, посвященных изучению химического состава облепихового масла и, в частности, содержанию триглицеридов жирных кислот [60-71], не привело к стандартизации состава и количества триглицеридов жирных кислот и жирных кислот в масле облепихи, так как последний варьирует в широких пределах. В фармакопейной статье указывается, что "... настоящая фармакопейная статья распространяется на масло облепиховое, получаемое из плодов облепихи, отжатых, сухих экстракцией подсолнечным маслом, либо разбавлением концентрата масла облепихового (полуфабриката) подсолнечным маслом". Таким образом, в состав лекарственного средства "масло облепиховое" входят жирные кислоты и другие биологически активные вещества, содержащиеся в подсолнечном масле[71]. Большинство авторов[71-83] связывают высокую биологическую активность облепихового масла с содержанием каротина и витаминов А, Е и К. Тем не менее, сбрасывать со счета высокую биологическую активность содержащихся в облепиховом масле высших жирных кислот нельзя. [71]
Каротиноиды. Витамин А.
Многочисленные природные красящие вещества, обусловливающие желтую, красную и оранжевую окраску плодов, относимые к каротиноидам, обладают биологической активностью витамина А. Молекула каротиноидов, обычно состоящая из 40 атомов углерода, состоит из сопряженной полиеновой системы, которая соединяет два циклогексеновых кольца.
Биологическая активность каротинодов связана с их способностью в печени животных расщепляться с образованием витамина А. Активностью витамина А обладают только такие каротиноды, в молекулу которых входит кольцо Р-ионона, связанное с системой изопреноидных остатков.
К важнейшим провитаминам А относятся природные каротиноиды.
Исследование и изучение состава плодов, листьев и плодов боярышника
Данные проведенных фитохимических исследований подтвердили, что листья и цветки боярышника содержат ценные биологические активные вещества.
Установлено, что состав действующих веществ листьев и цветков аналогичен составу фармакологически активных веществ плодов боярышника, которые являются сырьем для производства лекарственных препаратов. В связи с этим представляло интерес изучить возможность использования листьев и цветков для производства жидкого экстракта 1:1. В качестве экстрагента был выбран 70% этанол, т.к. он позволяет извлечь основную массу суммы флавоноидов и значительную часть сапонинов, которые в основном и определяют фармакологическое действие листьев и цветков боярышника.
Для реализации и прогнозирования эффективности равновесных способов экстрагирования и качества препарата необходимо иметь информацию о товароведческих и технологических показателях качества лекарственного растительного сырья, о характере экстрагента, об условиях экстрагирования.
Товароведческие показатели качества сырья включают в себя влажность сырья (В), содержание экстрактивных веществ (X), содержание фармакологических активных веществ. А технологические показатели складываются из коэффициента образования внутреннего сока (КОВС), коэффициента поглощения сырья (Кп), коэффициента увеличения объема при растворении экстрактивных веществ (Z) и плотности извлечения ( ри).
Для определения этих показателей нами были использованы методики инженерных методов расчета промышленных способов экстрагирования.
Метод расчета эффективности реперколяции с завершенным циклом связывает математической зависимостью величину эффективности процесса экстрагирования и числом ступеней экстракции, что позволяет подобрать оптимальные условия экстрагирования.
Подготовка сырья. Измельчали отдельно листья и цветки до частиц размером 5-7 мм, затем смешивали в равном соотношении. Затем из полученной общей пробы брали навеску для определения влажности сырья. Остальные расчеты проводили по методике, описанной в литературе.
Определение влажности.
Аналитическую пробу сырья массой около 3,0 г взвешивали с погрешностью +0,01 г. Навеску помещали в предварительно высушенный и взвешенный вместе с крышкой бюкс и ставили в нагретый до 100-105С сушильный шкаф. Время высушивания отсчитывали от момента, когда температура в сушильном шкафу вновь достигала 100-105 С. Первое взвешивание проводили через 2 часа. Высушивание проводили до постоянной массы.
Определение экстрактивных веществ и технологических показателей сырья.
Определение указанных технологических показателей сырья (табл. 4.5) проводили по следующей методике: сырье (с известной влажностью), измельченного до частиц размером 5-7 мм, помещали в предварительно взвешенную с пробкой склянку, закрывали ее пробкой и взвешивали. Затем в склянку заливали экстрагент до образования слоя жидкости над поверхностью сырья высотой 50 мм. После чего склянку закрывали пробкой и снова взвешивали. Сырье настаивали 72 часа, перемешивая жидкую фазу не менее 6 раз в сутки. После настаивания извлечение сливали полностью в предварительно взвешенный цилиндр. Массу слитого извлечения фиксировали, его объем рассчитывали по массе и плотности. Плотность профильтрованного извлечения определяли по методике (ГФХГ). Содержимое пикнометра переносили в бюкс. Извлечение в бюксе выпаривали на кипящей водяной бане досуха и высушивали при температуре 100С до постоянной массы. Бюкс охлаждали в эксикаторе 30 минут и взвешивали.
Для расчета фактической эффективности "8ф" промышленных способов экстрагирования в производственных условиях фиксируют: массу сырья, введенного в производство "G", содержание нормируемых веществ "X" в %. Вычисляют "8ф" по данным регистрации объема извлечения "а" и концентрации нормируемых веществ в % по объему "Си" по формуле: 8ф=100ха-Си/СхХ=100-100,71,73/10-25,17=69% где:Си=100хЬ/Уі=100-0,0861/4,99=1,73
Теоретическая эффективность экстрагирования является пределом конкретного способа. Оценить количественно фактическую эффективность экстрагирования можно путем сравнения ее с теоретической, для чего используют понятие относительной эффективности экстрагирования (табл. 7.4), которую вычисляют по формуле:
Расчет теоретической эффективности ремацерации.
При экстрагировании способом ремацерации мерой объема внутреннего сока является "К", мерой объема готовой продукции "у". Тогда из каждой "in" ступеней экстрагирования проводится одинаковыми объемами растворителя , составляющими внешний сок ( объем слитого извлечения).
Эффективность ремацерации теоретически в % (табл. 4.7) можно вычислить по формуле: S=100-[l-(K-ni/(mK-y)], где: ш=1.
Расчет теоретической эффективности реперколяции с незавершенным циклом.
При экстрагировании способом реперколяции с незавершенным циклом мерой объема жидкости, удержанной сырьем, является КОВС -«К», а мерой объема внешнего сока КСГП - "у"- Тогда коэффициент распределения веществ или отношения объемов внешнего сока к внутреннему можно выразить через пропорциональные им соответствующие коэффициенты, т.е. т]=у/К. Для расчета эффективности реперколяции с незавершенным циклом (табл. 4.7) используется преобразованное уравнение Бейкера для условия: m=n
Расчет теоретической эффективности реперколяции с незавершенным циклом показал, что максимальное истощение сырья происходит при п=8, но такое количество перколяторов экономически не оправдывает затрат. При использовании 3-х перколяторов эффективность составляет 95,76%. Это значение значительно превышает значение эффективности мацерации. При увеличении п на 1 значение эффективности увеличивается, но всего лишь в среднем на 0,8%, что также не оправдано с экономических позиций.
Расчет эффективности реперколяции с завершенным циклом.
В этом способе расчета принято постоянное соотношение фаз. Это означает, что соотношение объема внешнего сока "а" к массе сырья в диффузоре "а" должно быть постоянным, т.к. при производстве жидких экстрактов 1:1 объем внешнего сока должен всегда, на всех ступенях экстракции, быть численно равен массе сырья в диффузоре. Отношение объема внешнего сока к массе сырья в диффузоре соответствует коэффициенту объема готовой продукции "у". Объем внешнего сока в диффузоре определяет в конечном итоге и объем всего готового извлечения "Е". Так, если батарея состоит из "п" диффузоров, то объем готового экстракта равен: Е=а-п.
Объем внутреннего сока "U" характеризуется коэффициентом образования внутреннего сока "К" и равен U=G-K.
В системах твердое тело-жидкость вещества с неограниченной растворимостью, т.е. те, которые не образуют на выходе из головного диффузора насыщенный раствор, распределяются при равновесии между твердой и жидкой фазами пропорционально объемам внешнего и внутреннего соков. Тогда отношение объема внешнего сока "а" к внутреннему "U" можно считать коэффициентом распределения веществ "г" между твердой и жидкой фазами, т.е.: r=a/U=y/K
Разработка нового препарата Пассиспасмин и нормативной документации
Исследования, выполненные нами в главе 4 (раздел 4.5) представляют интерес возможностью исполнения жидкого экстракта боярышника для создания нового лекарственного препарата Пассиспасмина, как успокоительного средства.
Для реализации поставленной задачи нами была разработана схема получения жидкого экстракта из плодов боярышника. В дальнейшем, путем экстремальных исследований, разрабатывалась рациональная лекарственная форма пассиспасмина.
Как принято при разработке лекарственных средств растительного происхождения, было охарактеризованы исходное сырье - плоды, листья и цветки боярышника.
Основными управляемыми факторами, влияющими на скорость и полноту высвобождения ВАВ, являются тип экстракта, соотношение сырье экстрагент, температура экстракции, степень измельчения, продолжительность экстрагирования и гидродинамические условия. При выборе оптимальных условий экстракции использован метод математического моделирования, позволяющий при минимальном количестве экспериментов в многофакторном процессе (каковым является процесс экстракции) получить статистически обоснованные решения.
Технология производства пассиспасмина заключается в следующем: спелые плоды боярышника измельчают до размера частиц не менее 3 мм. Измельченное сырье экстрагируют этиловым спиртом при перемешивании. К полученному экстракту добавляли экстракты других растительных веществ, полученных от польской фирмы "Гербапол", Люблин.
На проведенных исследованиях был разработан опытно-промышленный регламент и ФСП.
Среди корригированных лекарственных фитопрепаратов сиропам: принадлежит наибольший удельный вес. Анализ современной номенклатуры сиропов, включенных в Госреестр России, показал, что большая их часть -импортного производства [246]. Основная направленность терапевтического действия - отхаркивающий эффект, т.е. расширение их ассортимента вполне правомерно. Сиропы - древняя лекарственная форма, сочетающая не только принцип корригирования, но и консервирующие свойства. Применение в последующие годы синтетических консервантов позволяет в современных сиропах значительно снизить консервирующую концентрацию сахарозы, а иногда провести полную ее замену на подсластители. В российских сиропах в качестве корригента используется пока только сахароза. В сиропах импортного производства шире используется ароматизаторы, красители, кроме того, часто применяются сахарозаменители: сорбит, натрия цикломат, экстракт солодки, мед [245,247].
Принципиальная схема получения лекарственных фитосиропов приведена на рисунке. Она составлена по данным действующей на сиропы ЦД и патентной литературы [244,249]. Первым этапом технологии фитосиропов является экстракция биологически активных веществ, которая может выполняться как из сухого, так и свежего лекарственного сырья. В качестве экстрагента используют воду, спиртоводные растворы. В наших исследованиях важным моментом являлось получение экстракционных препаратов из растительного сырья, которые мы рассматривали как промежуточные продукты в технологии сиропов [244]. На экстракты устанавливали нормы для оценки их качества [249].
В принципиальную технологическую схему сиропов мы внесли некоторые коррективы. Во-первых, помимо сахарозы использовали сорбит и его комбинации, а также эссенции. Во-вторых, мы в своих исследованиях шире применяли маскировку не только вкусовых, но и нежелательных оптических эффектов и запаха фитопрепаратов. В случае необходимости дополнительно вводили консерванты: нипагин, нипазол и натрия бензоат. Используя предложенные методические принципы, разработаны составы сиропов на основе фитопрепаратов и их технологические схемы, которые отражены в таблице [249].
Все разработанные сиропы имели приятные органолептические свойства и маскировали нежелательные ощущения вкуса, запаха.
Правильный выбор корригентов дает возможность повлиять не только на органолептические свойства препарата, но и может вызывать изменение биодоступности и фармакологической эффективности [247].
Поэтому фармакологические исследования проводили по методикам и на моделях, рекомендованных Государственным фармакологическим комитетом Минздрава России, одновременно изучая активность экстракта и готового сиропа.
В результате фармакологических исследований сиропов доказана их безвредность при однократных и многократных приемах. При длительном применении не выявлено структурных изменений в печени, почках, сердце, селезенке, желудке и кишечнике.
Изучение специфической активности показало наличие высокого иммуномодулирующего эффекта у сиропа эхинацеи, проявляющегося в стимуляции иммунного ответа по гуморальному типу у иммунизированных эритроцитами барана линейных мышей. У сиропа пассиспасмина установлен выраженный антиоксидантный гипоолестринемический эффект при изучении твиновой модели атеросклероза. У многих установлены виды активности, характеризующие состояние адаптогенных процессов в организме животных: стимуляция процесса кожной регенерации, стимуляция белково-синтетических процессов, защитное действие от угнетения ЦНС ядами.
Сравнительные исследования психотропного действия сложного экстракта из 6 растений, смеси моноэкстрактов этих растений и сиропа седативного проводили изучением поведенческих реакций белых крыс в тесте "открытое поле". Установлено, что экстракты и сироп обладают выраженной седативной активностью, проявляемой в снижении эмоционального напряжения на 30-43% (Р 0,05), двигательной активности на 31-34% (Р 0,05).
Создание математической модели расчета производительности вакуумной камеры и десублиматора
Для увеличения производительных мощностей по сушке медико-биологических материалов и на основе полученных исследовательских материалов предложена новая компоновка схемы вакуумной установки (рис. 6.6) с вводом добавочного оборудования в виде вакуумной камеры объемом V=1000 л и дополнительным вакуумным насосом типа ВН-6Г производительностью 155 л/с. При этом камера включена в схему через десублиматор, что позволит сушить продукцию с содержанием1 влаги 100%.
Для отдельных видов продукции в схеме предусмотрена также камера объемом 3000 л, которая обеспечена вентиляцией, нагревом среды до 100-150С и может быть подключена к одному из вакуум насосов для создания в указанной камере давления разрежения, чтобы эффективнее осуществлять сушку материалов. Но данное предложение требует экспериментальной проверки и соответствующей оценки.
Исходя из технических данных вакуумной системы - диаметров (d) и длин трубопроводов (1), объемов камер (V), характеристик оборудования, газовых нагрузок (Q), температурных режимов (Т), и др. параметров требуется подбор проводимости трубопроводов (U) при различных режимах течения газов, особенно при X/d«l, A/d=l, АЛЫ, где X - средняя длина свободного пробега молекул газа, заключенного в рассматриваемом элементе; d - линейный размер этого элемента системы. В общем виде пропускная способность трубопровода определяется по формуле:
В случае, когда вакуум низкий (A/d«l) режим течения газа турбулентный, пропускная способность трубопровода может быть посчитана по формуле, учитывающей температуру газа (Т), его молекулярный вес (М) и др. параметры:
Здесь 1в - поправка на форму течения трубопровода, род газа и окружающую температуру.
Молекулярный режим течения газа в камере и системах трубопроводов вакуумной установки будет встречаться реже, но на завершающих стадиях сушки материалов он все же может быть, и тогда производимость можно подсчитать так:
Обозначение те же, что и в предыдущих формулах. Границы между режимами течения газов следует определить из следующих соотношений:
a) Вязкостный режим A/d=0,1+4,6-1О"3
b) Молекулярно-вязкостный Ш=4,6-1(Г3+1,5;
c) Молекулярный X/d= 1,5+со.
Проверка правильности выбранного режима определяется нахождением давлений, соответствующих границам между режимами течения газа в трубопроводах вакуумной системы.
Общая пропускная способность трубопроводов (ZU) определяется как величина, обратная проводимости.
При последовательном соединении трубопроводов их полное сопротивление равно сумме сопротивлений, а при параллельном соединении
- сумме проводимостей отдельных трубопроводов, т.е.
a) Wnocai и ип0Сл - результирующее соединение и проводимость нескольких трубопроводов, соединенных последовательно в) WnapUU1 и ипаралл - то же при параллельном соединении;
с) Wj и U, - сопротивление и проводимость отдельных трубопроводов. Поток газа в системе Q1 должен иметь постоянное значение в любом сечении неразветвленной трубы. Чтобы не было его разрыва, должно соблюдаться условие:
Всегда существуют зависимости, что Pj P2 из-за наличия сопротивлений в трубопроводах, a S0 SHi т.к. S0=SH возможно тогда, когда Pi=P2, что на практике не бывает. Из уравнения (8) можно также установить, что
Время достижения нужного давления разрежения в камере можно определить из соотношения действительной скорости откачки насоса:
При реализации проекта необходимо соблюдать условия сохранения сечений трубопроводов и перекрываемой арматуры не менее диаметров всасывающих - входных сечений вакуумнасосов.
Для нагрева общей камеры объемам V=500 л можно применить 6 шт. трубчатых нагревательных элементов НВСЖ - 0,42/0,235, закрепив их на поверхности, после чего изолировать. Активная длина нагревателя составляет 310 мм, ф= 13 мм. Температурный режим камеры целесообразно определить при давлениях в ней 100,10 и 0,1 мм р.ст., т.к. почти весь диапазон давлений в ней принадлежит области низкого вакуума, передача тепла при котором осуществляется конвективно. Теплопередача Ек при этом режиме при температуре стенки камеры от Тст до Тн описываются эмпирическим уравнением:
Здесь а - коэффициент, зависящий от свойств и температуры газа, материала и конфигурации нагреваемой поверхности и др.
При Р=10, 1,0 и 1,0 мм рт. ст. в формулу (14) подставляется соответствующее значение.
Температуру в центре камеры можно определить по формуле, действительной для теплопередачи (Ет) при низком и среднем вакууме:
Электрический нагреватель НВСЭ -0,42/0,235 имеет следующие характеристики: длина трубки 0,42 м, номинальная мощность 0,235 кВт, номинальное напряжение 65 В, номинальный ток 3,6 A, R=180,0 м и масса 0,5 кг. Материал ТЭНа оболочки XI8Н10Т, спираль - нихромовая проволока, изготовитель: мех. завод "Главмоспромстройматериалов".
Краткое пособие по замеру давлений в вакуумной системе
1. Включить тумблеры "Сеть" (1) и "Накал" (2), через 5-Ю мин. переключить "Род работы" (3), установить в положение "Измерение" и ручкой "Установка нуля" (4) установить стрелку прибора (5) на нуль.
2. Ручкой "Установка эмиссии" (6) установить ток эмиссии катода-50 делений.
3. Переключатель "Род работы" (3) установить в положение "Прогрев" на 10-15 мин.
4. Переключатель "Род работы" (3) установить в положение "Обезгаживание" на 15-20 мин.
5. После проведения вышеуказанных операций прогреть прибор в течение 30 мин. Произвести повторную установку нуля усилителя тока эмиссии катод.
6. Переключить "Множитель шкалы" (7), установить в положение, при котором проводиться отсчет ионного тока преобразователя.
Давление в системе, соответствующее данному ионному току, определяется по формуле: P=C Ju, где Р - давление, мм рт. ст.; Ju - ионный ток, А; С - постоянная преобразователя, мм рт. ст./А.
Относительная чувствительность преобразователя ПМИ-2 по некоторым газам приводится в таблице
