A test method for evaluating the thermal environment of underground coal mine refuge alternatives

Since 2009,the Mine Safety and Health Administration(MSHA)has required mines to install refuge alternatives(RAs)in underground coal mines.One of the biggest concerns with occupied RAs is the possible severity of the resulting thermal environment.In 30 CFR 7.504,the maximum allowable apparent temperature(AT)for an occupied RA is specified as 35℃(95°F).Manufacturers must conduct heat/humidity tests to demonstrate that their RAs meet the 35℃(95°F)AT limit.For these tests,heat input devices are used to input the metabolic heat of actual miners.A wide variety of test methods,sensors,and heat input devices could be used when conducting such tests.Since 2012,the National Institute for Occupational Safety and Health(NIOSH)has conducted over thirty 96-hour heat/humidity tests on four different RAs.This paper discusses the test equipment and procedures used during these investigations.This information is useful for RA manufacturers conducting RA heat/humidity tests,for other researchers investigating RA heat/humidity buildup,and for those who need to assess the thermal environment of any confined space where people may be trapped or are seeking refuge.

不同葡萄砧木抗寒抗抽干能力比较研究

[目的]气候变化新形势下,进一步筛选适宜西北地区抗寒、抗抽干葡萄砧木品种,可为葡萄免埋土栽培推广提供理论依据和技术支撑。[方法]本文以41Bmgt、Riparia、420Bmgt、101-14、196-17、44-53ma、110R、Rupestris du Lot、SO4、161-490、1103P、5BB、3309、Leon Millt共14种13年生葡萄砧木为试材,通过测定离体一年生枝条累计失水速率,结合田间调查葡萄砧木存活率和离体一年生枝条抽干率,以此来评价不同葡萄砧木品种抗抽干能力;结合前人研究及砧木品种特性,采用高低温交变试验箱模拟低温的方法,设置4(对照)、-15、-20、-25和-30℃一系列温度梯度水平,测定不同葡萄砧木一年生枝条相对电导率、丙二醛、游离脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白5个生理生化指标,利用隶属函数法进行综合评价不同葡萄砧木的抗寒性。[结果]不同葡萄砧木的抗抽干能力由强到弱依次为:3309>161-490>196-17>Leon Millt>420Bmgt>44-53ma>Riparia>110R>1103P>SO4>101-14>41Bmgt>5BB>Rupestris du Lot;随着处理温度的降低,不同葡萄砧木枝条的抗寒指标总体呈现上升趋势,但不同品种之间存在差异。根据隶属函数的综合分析,结果显示各葡萄砧木的抗寒性由强到弱依次为:SO4>196-17>Leon Millt>5BB>Riparia>44-53ma>420Bmgt>1103P>3309>110R>Rupestris du Lot>101-14>41Bmgt>161-490。[结论]Riparia、196-17、44-53ma和Leon Millt具有较强的抗抽干能力和抗寒性,可作为我国西北地区免埋土葡萄砧木使用。

基于DBO优化模糊PID的高低温试验箱温度控制方法

高低温试验箱温控系统具有非线性、时滞性。传统采用的PID控制超调量高、调节时间长,而模糊PID控制效果受量化因子与比例因子拟定的影响。为了提高试验箱温控系统响应速度与稳定性,提出了一种基于DBO算法优化模糊PID量化因子与比例因子的高低温试验箱温控方法。首先建立了高低温试验箱加热模型传递函数,在MATLAB/Simulink中搭建传统PID、模糊PID、PSO优化的模糊PID以及DBO优化的模糊PID模型进行仿真,并利用PLC、触摸屏和温控箱搭建实验装置开展实际温控实验。仿真结果表明,DBO优化的模糊PID相较于PSO优化的模糊PID的超调量降低了1.02%,调节时间降低了106 s。实验结果表明,DBO优化的模糊PID相较于PSO优化的模糊PID超调量降低了1.1%,调节时间减少了120 s,验证了DBO算法优化模糊PID量化因子与比例因子相较于PSO效果更佳。补充测试DBO优化出的最佳量化因子与比例因子在不同温度下的温控效果,表明了DBO算法优化模糊PID控制方案的可行性。

高低温试验箱温度偏差校准结果的测量不确定度评定

高低温试验箱可以为仪表及材料等提供相应的高低温环境,其温度场性能及测量不确定度是影响温度试验箱测量结果的重要指标,通过对温度偏差校准结果的不确定度评定和影响量分析,进一步了解高低温试验箱的计量性能、误差来源及减小误差影响的方法。依据GB/T 10592-2023《高低温试验箱技术条件》规定的校准方法选取满足测量要求的温度传感器,对高低温试验箱温度偏差进行校准。校准确认高低温试验箱温度场性能满足温度偏差±2℃的允差要求,测量不确定度满足1/3最大允许误差的技术指标要求。高低试验箱校准温度场性能良好,测量标准器选取短支A级铂热电阻满足校准要求且稳定性良好符合长时间交替温度的测量使用。

宁夏‘赤霞珠’葡萄不同发育期晚霜冻害阈值试验研究

【目的】葡萄霜冻温度阈值是葡萄霜冻监测、预测、评估与防御的基础。对贺兰山东麓主栽酿酒葡萄‘赤霞珠’不同发育期低温忍耐力进行研究分析,建立葡萄霜冻温度阈值体系,旨为贺兰山东麓地区酿酒葡萄霜冻预测、防御提供理论依据。【方法】于2022年4—5月采用野外霜冻试验箱原位试验方法对贺兰山东麓主栽酿酒葡萄品种‘赤霞珠’不同发育期绒球、芽、新叶、新梢进行低温处理,测定其过冷却点、相对电导率(REC)及半致死温度(LT50),同时对低温胁迫后的受冻指数进行田间跟踪调查,利用受冻率与低温建立关系模型,计算不同发育期轻、中、重度受冻温度阈值。对不同发育期过冷却点、半致死温度(LT50)及霜冻指标温度阈值进行综合分析,确定不同发育期霜冻温度阈值。【结果】不同低温对‘赤霞珠’绒球期、芽开放期、展叶期和新梢生长期的影响程度不同,温度越低,各发育期的受冻率越大;随发育进程推进,‘赤霞珠’过冷却点温度、半致死温度逐渐升高;绒球期的低温耐受性最强,芽开放期、展叶期次之,新梢生长期最弱。【结论】-7.70℃是绒球期重度受冻的起始温度;芽开放期遭受重度霜冻的临界温度为-4.49℃;展叶期在-2.79℃即遭受不可逆伤害;新梢生长期出现-1.62℃以下的低温会造成严重的霜冻。

动力电池测试用高低温试验箱温度场分析与流场模拟优化

以试验区置有两个动力电池的294 L高低温试验箱作为研究对象,通过CFD模拟了高低温试验箱恒温45℃时箱内电池的温升和散热情况,并对高低温试验箱的流场进行优化。结果表明:对于同侧上送风下回风的气流组织形式,在试验区上部放置多孔板进行孔板送风有助于提高流场均匀性;两个动力电池之间会出现涡旋现象,通过增加置物架与内箱底部的间距、适当增大回风口截面积均能减轻甚至消除涡旋现象,提高流场均匀性,当置物架与内箱底部的间距增至0.2 m,回风截面的高度增至0.15 m后,试验箱流场的整体不均匀度由1.73降至0.4,电池间的涡旋现象消失。

高功率密度电力电子模组热特性研究与试验

针对150 kW高功率密度电力电子直流变压器功率模组设计中的散热问题,研究高频导线热损耗原理,电磁—热耦合仿真计算温升,从涡流损耗的机理改进导线结构,仿真分析降低热损耗的有效性,导体及模组结构件温升降低至30.5 K以下。对高压侧模组中铝基板散热器翅片参数优化设计,但功率器件仍有局部温升过高问题,再结合蒸汽腔均热技术开发新型高效散热器,从热阻理论分析、温升仿真计算到单板测试验证均热板导热系数达到4000 W/(m·K),功率器件温升降低至31.9 K。搭建试验平台,对研制的功率模组样机按额定功率运行并实测,模组功率密度达到1.92 kW/L,且重要器件均满足温升目标,电力电子模组紧凑化集成的同时保障了可靠性。

高性能温湿度检定箱的设计与试验

针对我国现有温湿度校准装备可靠性低、温区较窄等难以满足大批量温湿度计检定的问题,本文设计并研制了一款温湿度检定箱,该设备可提供稳定且较宽温区的温湿度场,以完成多类型批量温湿度计的检定校准工作。首先,对温湿度检定箱的原理和整体结构进行阐述,并对关键部件系统进行设计;其次,基于工作腔出风口是否添加均压结构进行风场均匀性仿真,并通过风速不均匀度公式完成了近似计算,验证结构的可行性;最后,对温湿度检定箱进行了性能测试试验,试验结果表明:该温湿度检定箱性能优越,温度场波动度、均匀度分别为±0.10℃、0.14℃,湿度场波动度、均匀度分别为±0.3%RH、0.7%RH,满足国家规程要求。

基于粒子群算法优化BP神经网络的高低温试验箱温度预测

为提高高低温试验箱内部温度预测精度,通过建立粒子群算法优化后的BP神经网络(PSO-BP)模型对高低温试验箱内工作区温度变化情况进行预测,并利用试验采集的有限点温度数据进行对比分析,为高低温试验箱内温度特性的分析计算提供理论和数据支持。结果表明PSO-BP网络取得最小训练误差为9.35×10^(-5),与BP神经网络相比,优化后的PSO-BP神经网络训练集和测试集拟合精度分别提高了1.09%和2.43%。BP网络和PSO-BP网络平均绝对误差(MAE)分别为1.480和0.753,均方根误差(RMSE)分别为1.979和1.842,综合表明PSOBP神经网络预测精准度更高,可有效获得高低温试验箱内连续完整的温度情况,提高了试验箱研发工作效率。

高低温试验箱温度均匀性调节技术研究

温度均匀性是保证高低温试验箱实验结果有效性和可信性的重要指标。现有关于高低温试验箱出风口气流组织形式对温度均匀性影响的研究主要通过仿真模拟技术,并且都忽略了试验箱风道在宽度方向的不均对试验箱整体温度均匀性的影响。通过对设备温度均匀性、调节复杂度、能耗情况等进行比较,在内箱容积均为1000 L的高低温试验箱中,实验了3种不同的温度均匀性调节技术,即可调百叶、热气除霜、双边进蒸发器等。结果发现双边进蒸发器技术更加有益于设备风道内部换热,可有效排除因试验箱风道温度不均对实验结果的影响,并且在同一试验箱中分别实验了3种出风口形状(正方形、圆形、菱形)及不同风速下试验箱的温度均匀性。结果表明:风速对环境试验箱的影响很大,风速越高,试验箱温度均匀性越好。当风速相同时,在高温工况下,出风口形状对试验箱温度均匀性的影响很大,方形出风口温度均匀性最好;在常温及低温工况下,出风口形状对试验箱温度均匀性的影响很小。

快速温度变化试验箱能效测试方法探讨

快速温度变化试验箱(以下简称“试验箱”)作为现代材料性能测试和产品可靠性评估的关键设备,其能效性能不仅直接与经济成本紧密相连,更对环境可持续性产生着深远的影响。本文全面而深入地探讨了试验箱的能效测试方法,详尽地阐述了测试条件、测试设备以及具体的测试流程,本研究旨在为评估试验箱在温度变化过程中的能量转化效率提供坚实的数据支撑,进而为提升试验箱的能源利用效率提供有力的理论指引和实践路径。

基于CFD的温度循环试验箱温度场均匀性优化研究

温度循环试验箱由于试验条件的严苛,容易存在温度均匀性不好的现象。为了改善温度循环试验箱的测试区域的温度均匀性,本研究采用先进的CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟技术,结合现代流体力学和传热学理论,建立了试验箱内部温度场的数学模型,并通过对比分析实测数据与模拟结果,揭示了当前设备在温度均匀性方面存在的不足,并提出了改变箱体结构的优化设计方案。实验结果显示,经过优化后的温度循环试验箱,其在测试区域的对流换热更加充分,内部温度场的均匀性得到了显著提升,有效地减少了温度分布的不均匀性,使得各点间的温度差异大幅降低。本文的研究,提高了试验数据的可靠性和精确度,确保了试验结果更好地反映被测样品的真实性能,同时也增强了试验箱整体工作效率和测试质量。

药品稳定性试验箱校准方法研究

本文介绍了药品稳定性试验箱的工作原理,基于实际使用情况,以铂电阻温度计、光照度计和紫外辐射照度计作为主标准器,对温度、相对湿度、光照度及紫外光辐照度进行校准,并提供校准案例,为其校准提供参考。

胶状乳化炸药和电雷管的耐高温性能试验研究

基于宁煤大峰矿硐室爆破工程实际,分别研究了高温情况下不同段数电雷管,胶状乳化炸药,以及胶状乳化炸药电雷管起爆体经不同时间后的性能变化。结果表明毫秒电雷管在温度高于130℃时发生自爆;胶状乳化炸药在长时间高温下失效;胶状乳化炸药电雷管起爆体经长时间高温下电雷管自爆,而起爆体的胶状乳化炸药不能被引爆。此试验结果很好地指导了工程的安全施工。

基于遗传算法优化PID控制器参数的环境测试舱温湿度控制

大容积环境测试舱内温湿度控制系统具有非线性、时变性和耦合性的特点,传统的比例积分微分(Proportion integral differential,PID)控制器参数整定方法不能满足环境测试舱温湿度控制的要求。只有获得PID控制器的最优参数才能实现环境测试舱温湿度的优化控制。该文提出一种遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化PID控制器参数的控制算法—GA-PID。首先通过预估解耦方法对温湿度解耦,然后将目标函数作为控制器的评估值,通过遗传算法的选择、交叉、变异、迭代功能获得PID控制器参数的最优解,以弥补常规PID算法在环境测试舱温湿度控制系统中的不足。通过MATLAB进行了仿真实验,实验结果表明预估解耦可有效地对温湿度进行解耦,提出的GA-PID控制算法可实现快速、准确以及稳定的环境测试舱温湿度控制,具有更好的控制性能。

硐室爆破时高温硐室装药的安全防护试验研究

宁夏大峰煤矿硐室爆破时遇到了高温硐室,为了保证硐室装药的安全,对高温硐室内的温度变化进行了监测,并对硐室爆破所用的爆破器材进行了耐高温试验,得出了高温硐室的温度变化规律和爆破器材在高温下的性能变化情况。根据试验研究结果制定了高温硐室装药的安全防护措施,从而保证了高温硐室的装药安全和大爆破的圆满成功。其研究成果具有工程应用价值。

温控非饱和土三轴试验装置的研制及其应用

高放核废物地质处置、地热资源开采与贮存以及城市地下供热管道设计等现代岩土工程的建设都需要考虑温度的影响,使得温度对天然非饱和土体基本性质影响的研究成为土力学的重要课题之一。为了研究非饱和土水力和力学性质受温度影响的规律,需要研制新的温控试验装置,以便为这种研究提供工具和手段。基于对既有非饱和土静三轴仪的改造,研制了一种温控非饱和土三轴试验装置,通过将所研制的温控压力室与非饱和土三轴试验系统的有机结合,实现了试验过程中对温度控制及量测的目的。利用该试验装置,对不同温度下非饱和土土水特征曲线进行了测定,所得结果与现有理论结果相吻合。

电子产品高温试验箱的温度场分析及优化

环境应力筛选是电子产品生产过程中非常重要的环节,能激发并排除早期故障,而高温测试箱在此环节起着至关重要的作用,其性能好坏直接影响电子产品可靠性。现有的高温试验箱内部温度梯度较大,无法满足试验箱温度均匀的条件,会导致测试结果不准确,此外,加热时间较长,严重影响试验工作效率。结合西门子公司要求,文章以改善高温试验箱温度场分布、缩短加热时间为主要研究目标,首先利用流体仿真软件Fluent对现有高温试验箱进行温度场分析,再通过试验验证仿真的可靠性,并基于最后建立的仿真模型进一步提出环境试验箱的优化方案。结果表明,通过优化,将高温试验箱温度偏差从±4℃优化至±2℃,有效提高高温试验箱温度均一性,加热时间从70 min减少至25 min,加热速率提升一倍,为电子产品高温试验提供更完善的的试验环境。

环境实验室温度均匀性的数值分析研究

目的研究送风参数及围护结构对飞机结构及机构环境条件下功能性和耐久性实验室温度均匀性的影响。方法采用CFD方法对实验室的气流组织进行数值模拟,根据气流组织评价标准对工作区的温度均匀性进行分析。结果送风温差越大、送风速度越小温度场均匀性越差,保温层较厚时,温差过大将导致工作区温度分布达不到设计要求。结论相同温差下,减少送风口数量并提高单个送风口的送风速度有助于提高温度均匀性。

甲醛检测气候室控制系统的研制

中国是人造板生产和消费大国,2010年产量已达1.53亿m3,连续多年位居世界第一（钱小瑜,2011）,人造板产品广泛应用于家具制造、室内装饰等方面,与人们的生活息息相关。然而90%以上的人造板生产过程中要使用脲醛树脂等含醛胶黏剂（顾继友,2006）,其产品在使用过程中会缓慢释放游离甲醛,威胁着人类的身体健康,甚至有致癌的危险。