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。     

矿井紧急避险设施降温方式的选择

矿井避难硐室、救生舱的降温方式有蓄能、蓄冷、强制换热等三种。文章就山西霍尔辛赫煤业有限公司矿井安全避险"六大系统"中的避难硐室、救生舱等紧急避险设施的降温方式的选择进行了探讨。     

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。     

矿井救生舱CO2开式空调换热研究

 矿井救生舱空调是救生舱生命保障系统的重要组成部分,同时完成空气过滤、降温、除湿功能。本文对矿井救生舱CO2开式空调的换热过程进行热力学分析,提出节流换热及膨胀换热设计方案,并分别对其进行对比设计分析。结果表明,在给定的初始环境温度25℃条件下,采用毛细管节流换热吸热量为217.2 kJ/kg,其中潜热换热量占总换热量的80%左右;采用多级膨胀换热最大输出功量为68.2 kJ/kg,吸热量为283.5kJ/kg;采用单级膨胀换热最大输出功量为33.3 kJ/kg,吸热量为247.3 kJ/kg。通过分析比较,认为毛细管节流换热和单级膨胀换热适用于矿井救生舱空调。     

热桥对矿难救生舱壳体传热性能的影响

为了提高救生舱壳体的隔热能力并尽可能降低救生舱降温系统的能耗,运用数值分析的方法,分别选择了直接、间接2种内外层壳体连接方式进行计算,并与内外层无连接时的传热情况进行比较,对系统在恒温载荷作用下的传热规律进行研讨,分析了热桥对救生舱壳体传热性能的影响。结果表明:直接、间接2种连接方式热桥较无热桥时导致平均热流分别增加629%和27%,且前者较后者影响的范围更大,通过热桥进入舱内的热量也较大。     

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。     

冷壁旋风分离器温度场的数值模拟研究

采用数值模拟和理论分析的方法研究了壁面降温对旋风分离器温度场及液滴分离规律的影响。数值模拟结果表明,壁面降温可以显著改变旋风分离器的温度场,且温度沿着径向呈M形分布,沿着轴向向下逐渐降低,这是旋风分离器特有的上、下行流动传热的结果。通过对液滴的形成、碰撞和碰壁的分析,得出壁面降温可以促进液滴的凝析、聚并和黏壁,有利于液滴的回收。     

深部矿井注水对巷道内温度分布的影响

为了研究深部矿井煤岩体注水对巷道温度场的影响,采用每隔3～5m设置一个注水口、低流量中压缓慢注水的方法对煤岩体实施注水降温。建立巷道壁面与巷道环境之间的热湿交换模型,利用Fluent软件进行数值求解,获得了深部矿井煤岩体注水时温度场分布。结果表明:巷道内温度场呈阶梯分布,在采用注水降温时越往深处环境的温度越低;含湿量是影响巷道温度变化的主要因素;当注水口靠近巷道分布、注水间距为5m且注水速度为1.1m/s时,巷道降温效果最好,巷道环境温度约降低2℃。     

煤矿救生舱中制冷装置研究

通过救生舱内外的环境特点,对救生舱制冷方法进行研究,提出了以液态CO2做为制冷剂的开放式制冷方法。研制了适合于煤矿用救生舱的高性能CO2制冷装置,其结构合理、安装布置方便、操作简单、便于维护、不会产生二次污染。采用制冷后蒸发的CO2高压气体作为气动风机的动力源,解决灾变时期动力缺失的问题。通过实验证明救生舱制冷装置的性能可以保证救生舱内的温湿度适宜避难人员生存。     

救生舱传热系数测定实验研究

研究了瓦斯爆炸后巷道环境温度的变化特征,热量传递的基本方式,以及矿用可移动式救生舱结构特征,针对矿用可移动式救生舱隔热性能进行了实验研究。建立了高温实验房,采用实验的方法测定救生舱的传热系数。进行了真人实验,计算出舱内产热量。根据救生舱空载和真人实验的实测数据,定量研究和改进了救生舱内部制冷系统性能。