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。     

化学氧在封闭空间生命保障系统中的应用试验

 为了研究化学氧在封闭空间生命保障系统中的应用，本文选择了超氧化钾进行实验。研究内容包括封闭空间内的温度、湿度和二氧化碳浓度对超氧化钾反应的影响以及超氧化钾在真人存在下的封闭空间内的反应状况。首先利用小型封闭空间模拟装置进行试验，实验结果表明湿度越大，越有利于超氧化钾反应；温度越高，越有利于超氧化钾反应；二氧化碳浓度越大，越有利于超氧化钾反应。然后进行了2人24小时和8人120小时的封闭空间试验，通过真人试验证明了超氧化钾在封闭空间内制氧是一种可行的制氧方式。     

化学氧自救器着火危险性分析

详细地叙述了引起化学氧自救器着火的原因。对超氧化钾生氧剂与气囊材料和隔热垫材料的相互作用进行了研究,测定了不同气囊材料和隔热垫材料在空气中及在超氧化钾生氧剂中的燃烧速率,分析了不同材料与超氧化钾生氧剂相互作用引发着火的危险性。实验结果表明,采用阻燃材料的气囊和隔热垫可以有效地防止着火事件的发生,能够提高化学氧自救器使用的安全性与可靠性。     

化学氧自救器装药量与防护时间的关系分析

国内化学氧自救器的生氧药剂普遍采用超氧化钾(KO2),其装药量的多少直接影响着产品的防护性能,为此从理论和试验方法上对装药量与防护时间的关系进行了分析。     

矿用救生舱CO_2净化方法与试验研究

在密闭空间中,当人体新陈代谢产生的CO2浓度达到一定程度时会严重威胁避难人员的健康和生命安全。在分析国内外净化CO2方法的基础上,对矿用可移动式救生舱中人体CO2代谢的速率进行了试验研究,采用13XAPG型分子筛、钠石灰与超氧化钾药板3种不同的净化材料,对CO2的净化特性进行试验分析。研究结果表明:当CO2浓度小于3%时,13XAPG型分子筛对其吸附效果较差,不能起到有效的净化作用;65型超氧化钾对CO2吸收速率较高,在吸收CO2的同时释放O2,但其化学反应产生的热负荷较大,增加了密闭舱室的制冷需求;钠石灰具有对CO2吸收速率高、安全性好、产热少等特点,更适用于有制冷需求的密闭空间的CO2净化。     

8人型矿用救生舱储冰降温系统设计及试验研究

在分析并计算救生舱主要热量来源的基础上,对8人型矿用救生舱储冰降温系统进行了设计,包括储冰柜容积及外形、换热管道直径等的计算以及风机的选型;通过试验及计算得出救生舱舱体实际导热功率,最后进行真人降温试验验证。理论计算及试验表明,采用管道强制对流换热的储冰降温系统,能够满足救生舱舱内空气温度调节的使用要求。     

新型救生舱舱体设计与数值模拟分析优化

在对目前国内外移动式救生舱舱体结构分析的基础上,避免以往救生舱舱体结构存在的不足,设计了一款新型的救生舱舱体结构模型。利用有限元ANSYS软件对设计的救生舱舱体模型进行了规范要求的瓦斯抗爆强度数值模拟试验,得到了其应力应变的分布规律。并在考虑救生舱舱体满足抗爆冲击性能和低成本要求条件下,通过数值模拟手段对该救生舱舱体模型进行了参数优化,为煤矿井下移动式救生舱舱体的研发提供了一定的理论依据。     

救生舱综合模拟实验室的研究与设计

本文设计并实现了国内第一个救生舱综合实验室,用于对救生舱的各项单项性能及综合性能进行测试。该实验室可用来实现灾害环境模拟、人体代谢模拟,从而检测救生舱供气排气、耐高温、空气净化、降温除湿、正压保持、动力保障、生存保障等性能。通过多个单项试验及106小时12人真人试验验证,救生舱综合实验室运行可靠,数据显示记录准确,能够为救生舱的设计制造、更新换代及性能优化提供客观科学的数据参考。     

煤矿可移动式救生舱隔热性能研究

矿用移动式救生舱的使用对降低煤矿事故死亡率有重要作用,而隔热性能直接影响到救生舱的救援效果。通过ANSYS有限元分析和外部加热试验的方法验证救生舱的隔热效果,为产品进一步的改进提供了依据。