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。     

救生舱的生存温度保障

分析KJYF系列煤矿井下救生舱舱体结构,对其进行合理的简化。根据相关标准、经验数据,依照简化模型,应用热传递的相关理论计算救生舱舱壁传热的热负荷,采用间接测热法计算避难人员散发热量的热负荷。从而计算出所需制冷剂的量。通过救生舱的真人实验检验热防护的性能及校验简化模型的计算结果。     

救生舱的防护性能试验分析

通过模拟灾变环境,完成了12人106 h的综合性能防护试验,验证了舱内供氧系统、气幕喷淋系统、温湿度调节与空气处理系统、监测与通讯系统、动力系统等的运行可靠性,进一步优化了产品设计。     

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。     

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％.     

救生舱舱内热湿环境模拟与气流组织优化

应用计算流体力学软件Fluent,对某救生舱样舱内热湿环境进行了三维稳态数值模拟,得到了舱内温度场、湿度场的分布情况.模拟结果表明:舱内温湿度能基本满足设计标准,但温湿度分布的梯度较大,相对湿度较低,送风口1对舱内气流的影响区域很小,并且人体头部高度处存在较大涡流区,空气质量较差.针对以上几个方面的问题,提出了气流组织改进方案,修改了两风口的位置与送风参数.改进后的数值模拟表明,舱内平均温度控制在303K左右,相对湿度控制在55%左右,且舱内温湿度分布更加均匀.     

煤矿可移动式救生舱内部热环境设计参数

对可移动式救生舱内人员的人体热平衡与水平衡进行了分析,计算了不同温度和湿度时舱内人员的散湿量、排汗率和皮肤湿度。分析与计算的结果表明,舱内温度和湿度设计值与舱内人员每天的饮用水供应量有关,应根据舱内人员的热舒适感和饮用水供应量确定舱内的温度和湿度设计值。在相同的温度下,采用较高的舱内空气湿度设计值可以减少空调除湿负荷,减少救生舱空调系统所需的蓄冷量。     

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。     

避难硐室传热特性实验研究

紧急避险系统中避难硐室的热负荷计算较为复杂,硐室内初始温度不同对平均热负荷变化比较大。针对避难硐室非稳态传热问题,文章对传热特性进行了全尺寸模拟试验与有限元分析,得出了20人避难硐室的温升规律,拟合得到硐室壁面一维非稳态传热温度场计算公式,并用实测数据进行了验证。为避难硐室热负荷的计算提供理论依据,为不同初始温度下避难硐室配置降温系统提供计算参考。     

矿井避难硐室的热负荷计算与分析

通过对影响避难硐室热负荷各种因素的分析,基于半无限大物体传热模型,建立了避难硐室的传热计算微分方程。分别采用解析法、一维传热数值解法和三维数值解法对硐室岩体的传热进行了计算与对比,与此同时,研究了岩体初始温度、岩体热物性和舱体控制温度等参数对硐室热负荷的影响。结果表明：一维传热数值解法可用于硐室岩体计算;岩体的初始温度和岩体的热扩散系数对硐室热负荷的影响显著,在硐室设计前必须对岩体温度和热扩散系数进行详细测量。该研究工作可对于避难硐室的结构设计和制冷量的确定提供参考。     

煤矿地质条件对避难硐室降温的影响分析

在介绍煤矿避难硐室常用的几种降温方式及优缺点的基础上,就煤(岩)初始温度、煤层瓦斯涌出量、地表深度等对避难硐室降温的影响进行了分析。提出煤矿避难硐室选择降温方式的一些基本原则,指出煤矿建设避难硐室时应根据自身矿井地质条件,结合各种避难硐室降温方式的优缺点,选择可靠性高、安全性好、使用与维护容易、环保、经济的降温方式。     

避难硐室防护密闭门密封性能试验研究

设计了一种新型矿井避难硐室防护密闭门,通过对各种密封胶条的理论分析和实验研究表明：硬度为20~25度的矩形硅橡胶密封胶条,在静密封工况下,最佳压缩率为15%~25%。根据最佳压缩量范围并考虑机械加工误差等主要因素,设计了密封结构;通过密封试验,对防护密闭门的关键指标气密性进行了研究,验证了密封结构设计的合理性和可靠性。     

乌兰煤矿永久避难硐室供电系统研究

根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》对乌兰煤矿永久避难硐室供电系统进行研究,设计了双电源供电系统,使井下电源与地面钻孔电源可在5s内实现自动切换。通过分析井下瓦斯爆炸灾害提出了井下电缆采取深埋500mm的保护措施,在明确硐室内设备功率的基础上,计算电缆电压损失,确定地面及井下电缆引进避难硐室内的距离范围不超过1500m。同时提出了地面钻孔及其内部套管布置方案,并确定钻孔内电缆的下放方式及固定方式。硐室现场的安全供电证实了此套供电系统的可行性。     

矿用可移动式救生舱制冷技术现状分析

简要分析了矿用可移动式救生舱热负荷的来源,介绍了目前国内矿用可移动式救生舱研发单位所采用的舱体隔热及制冷技术,并进行了优缺点分析。认为冰蓄冷系统在安装、移动完毕后不能立即投入使用,制冷系统不能实现无缝对接,且维护成本较高;液态二氧化碳节流膨胀制冷系统可在无任何外部动力的情况下,实现制冷、除湿、净化一体化,但其不适用于高温矿井,且二氧化碳一旦泄露,对人体将造成致命伤害,要求系统的可靠性较高。     

矿用应急避难舱可靠性分析

以某矿用应急避难舱为研究对象,建立避难舱的参数化模型,在ANSYS Workbench的优化设计模块下对避难舱承受爆炸压力时进行可靠性分析,确定材料属性、几何尺寸、载荷等不确定性变量对避难舱变形和受力的影响,求得避难舱等效应力的累积分布函数,确定了避难舱的工作可靠性,为避难舱的结构设计提供参考。     

PLC在煤矿避难硐室监控系统的应用

为保证避难硐室内各系统可靠运行,设计了一套避难硐室监控系统,监控系统以PLC为核心,同时采集硐室内温度、CO浓度、压风管道气体压力等相关参数,并对空气净化机、喷淋系统、O2装置等设备实现了自动控制,PLC通过光缆与地面中心站的监控设备通信。实践表明,实施该系统后,地面工作人员能对井下避难硐室实施有效地救援指挥。