矿用救生舱热环境分析

通过对救生舱进行传热特性的实验研究,确定了救生舱等效传热系数和系统平均热容值。并对舱内各种热源进行了分析,确定了其热载荷的计算方法;最后根据救生舱标准规定的环境参数,通过舱内热平衡原理得出了该工况救生舱制冷系统所需最大制冷量。

国外矿用应急救生舱技术现状

在南非、澳大利亚等矿业发达国家,应急避难室（救生舱）是一种重要的井下应急救援装备,用于在矿井事故发生后保护被困矿工,等待救援。本文对国外现有救生舱产品进行了深入的调研,对救生舱内氧气供应、有害气体去除、空气调节、环境监测、动力供应、附属装备等各主要系统的运行原理和技术指标进行了详细介绍,为分析国外救生舱技术研究现状和研发我国矿井救生舱产品提供参数依据和指导。

基于应急避难空间的矿山安全防护体系研究

提出以应急避难空间为基础的煤矿新型安全防护体系,通过在井下布置救生舱、避难所与矿井各系统结合形成救援网络,可在煤矿事故中为被困作业人员提供应急避难空间避难,降低煤矿事故死亡率。提出了救生舱、避难所在矿井中的基本布置原则,并以山西某煤矿为实例进行安全体系建设研究,指出避难室、救生舱在矿井实际条件中的设置原则和方法,以及新型安全防护体系的发展方向,为我国煤矿新型安全防护体系构建提出指导性依据。

矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析

为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术,做了大量人体生存实验,其中发现人体在密闭空间内自身代谢一氧化碳,检出率为100%。通过救生舱内6组人体生存实验,对人体代谢一氧化碳规律作了深入分析,得到了人体代谢一氧化碳的量值及产生速率,并对代谢速率进行了分析,对代谢一氧化碳的趋势进行了数据拟合,为矿用救生舱中环控生保系统的建立提供了依据。

矿用救生舱内二氧化碳净化特性研究

煤矿救生舱是在矿井下发生事故后保护被困矿工生存、等待救援的密闭舱室设备。在救援过程中,二氧化碳的处理是舱内空气净化系统的一项主要功能。本文对救生舱内二氧化碳净化装置的功率、吸收效率、药剂床层厚度等因素进行了一系列试验,确定了救生舱二氧化碳的最优净化方式,并通过救生舱内真人生存试验对其进行了验证。最终得出救生舱内处理二氧化碳最佳反应条件为:药剂量20kg,最佳功率为100W;间歇式工作的运行时间与停机时间比例为2:3;在救生舱内8人生存模拟实验中,得出8kg药剂可供8人使用6.1h,平均吸收速率为1.34L/min。

密闭救援空间内碱石灰去除二氧化碳效率影响因素分析

在矿用救生舱、载人航天器等有人应急生存或作业的有限空间内长时间生存,去除人体代谢产生的二氧化碳是保障人员生存的重要措施。碱石灰相比于其他吸附药剂具有吸附稳定性高、技术成熟、价格合理等特点,作为密闭救援空间空气净化的吸附药剂具有无可替代的优点。但是救生舱等密闭救援空间由于受到灾变后特殊条件(外部动力中断及体积等因素)限定,要求碱石灰具有较高的吸附率和吸附速率。通过对市场粒径、组分、产品吸附率等条件的筛选,共选出6种碱石灰进行了不同组分、不同厚度、不同风速、不同温度及湿度下的吸附率影响因素试验,得到了碱石灰对二氧化碳吸附的最佳配比及在密闭救援空间内工作的最佳方式和最佳使用条件。结果表明:碱石灰在救生舱等密闭救援空间内使用条件、优化其成分配比、开发相关环境控制与生命保障技术装备提供了必要的数据支持及理论参考。

井下避难硐室温湿度分布及耦合机理研究

为提高避险人员的生存舒适品质,建立基于密闭小空间的载人试验,对人体热舒适的温湿度耦合影响进行了定量分析和研究,验证了避难硐室配置制冷除湿装置的必要性,并对硐室内温湿度的主要扰动源进行分析和计算.采用CFD技术,构建了氧气瓶供氧时的避难硐室三维模型.模拟结果表明:无空调时避难硐室温湿度在9 h内能达到33℃,90%,即人体闷热的环境条件;通过制冷除湿装置能有效地将其控制在30℃,83%以下.通过现场载人试验,验证了数值模拟的可靠性,并得硐室内温度达到28℃时,相对湿度应控制在80%以下.为避险设施设计提供指导性依据.

救生舱用超氧化钾药板供氧性能试验研究

在救生舱等待救援的过程中,由于避难人员代谢导致的舱内温湿度及各项气体浓度复杂波动的情况会对超氧化钾氧板的产氧性能产生显著影响。为了使氧板能够满足救生舱内供氧及二氧化碳控制的关键救援指标,建立了密闭舱室实验平台,并设计了辅助氧气再生装置等,通过模拟救援状态下真人呼吸情况,对超氧化钾氧板的性能进行了实验研究。通过实验精确测定了超氧化钾氧板在不同环境湿度、表面湿度、二氧化碳浓度条件下的产氧量、供氧速率、二氧化碳吸收速率等关键指标,并通过密闭舱内的真人生存试验对其进行了验证,得到了氧板在真人使用情况下的用法及用量。结果表明,每隔10 min向超氧化钾氧板喷30 mL水,2块氧板即可维持4人2 h的呼吸量;4块氧板配比2 kg二氧化碳吸收剂即可维持4人4 h的生存需求。

救生舱内氧含量舒适度研究

在救生舱内长时间等待救援过程中,避难人员能够适应的的氧气体积分数存在一个较宽的范围,如果氧分压过低会引起各种缺氧反应,精神效能受到影响;氧分压过高则不能保证正常新陈代谢,会导致氧中毒等现象。通过测试不同环境温度下受试人员心率与氧气体积分数的关系,得到人体氧含量生理舒适度的范围。同时参照ASHRAE七级标度法,设计了新的非对称五标度舒适度评价体系,采用调查问卷方式得到受试人员对氧含量的舒适度投票,通过两种方法确定了人体在救生舱内长时间生存时氧气体积分数的上、下限分别为18.5%和22.5%。通过对舒适度曲线的拟合,得到人体舒适度感觉与环境中氧气体积分数的依变关系。

救生舱内化学氧使用特性的研究

介绍氧化钾生氧剂在救生舱内的供氧模拟试验和真人生存试验,得出超氧化钾作为救生舱化学氧源的使用特性,为矿用救生舱环境控制和生命保障系统的完善提供了依据。

救生舱空气幕一氧化碳阻隔性能研究

介绍选取一氧化碳为目标气体，研究了空气幕开孔直径、开孔间距及救生舱外界环境一氧化碳浓度3个因素对空气幕阻隔性能的影响。实验结果表明，在救生舱舱门口处设置空气幕系统对阻隔舱外部环境一氧化碳具有明显的效果，阻隔率可达65％～70％。

救生舱热防护性能研究

研究了救生舱的结构特征和热量传递的基本方式,针对救生舱隔热性能进行了实验研究。根据军用方舱总传热系数的测试标准,采用实验方法测定救生舱的总体传热系数。在救生舱内进行了真人实验,并根据测定的总体传热系数计算救生舱内产热的热负荷。定量研究了救生舱工作过程中,外界传热和舱内产热的规律,提出了救生舱热防护性能的研究方法。对于研究和开发救生舱制冷系统,调节舱内温度环境具有指导意义。

矿井密闭空间中人体呼吸商计算

为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术,4名实验人员在实验舱内分别进行了7组密闭空间人体生存实验,得出了人体在不同活动强度状态下的耗氧量和二氧化碳产生量,并计算了人体在密闭空间中生存的呼吸商.

矿用救生舱中二氧化碳净化装置研究

根据我国煤矿现有条件及要求,对煤矿救生舱内空气净化技术进行了研究,提出了吸附性强、稳定性高的二氧化碳吸收剂,并通过对有限密闭空间空气净化风阻、风压、风量、吸收效率等计算,设计了一种用于适用于煤矿救生舱的二氧化碳净化装置,此装置具有操作简便、功耗小、吸收阻力低、性能稳定、独立性强、吸收效率高等特点,完全适用于煤矿救生舱内的二氧化碳去除。