基于CO2制冷的無電自驅(qū)式救生艙人工環(huán)境研究與分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，國民對煤炭的需求量日益增多，然而由于相對落后的煤礦開采技術(shù)以及管理水平等各方面的原因，導(dǎo)致各類煤礦事故頻繁發(fā)生，造成井下工作人員傷亡，不僅對國家經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響，也對正常家庭造成嚴(yán)重的傷害，因此，礦難發(fā)生后為井下被困的人員提供有效的躲避有毒有害氣體及其它傷害的救生艙，并且能夠?yàn)槠涮峁┍匦璧纳鏃l件，延長生存時(shí)間，為救援贏得寶貴時(shí)間，是當(dāng)前礦井應(yīng)急救援重要研究課題之一。
　　本文首先對救生艙內(nèi)生存環(huán)境進(jìn)行分析研究

2、，對CO、CO2、CH4等威脅被困人員生存的有害氣體進(jìn)行了定量分析計(jì)算，采取吸附方法，控制其濃度在一定的范圍之內(nèi)。另外，還對救生艙內(nèi)氧氣的需求量進(jìn)行匹配計(jì)算，提出采用氧氣瓶供氧方案，保證被救援人員呼吸所需要的氧氣濃度。同時(shí)還對救生艙內(nèi)溫度環(huán)境進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，若艙內(nèi)不采取任何制冷措施，則12人在艙內(nèi)90秒之后，艙內(nèi)溫度會(huì)由25℃上升至35℃，因此，必須對救生艙內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行有效的控制，保證被困人員在相對比較舒適的環(huán)境中等待救

3、援。
　　本文還針對礦難發(fā)生后，井下電力系統(tǒng)處于癱瘓的問題，對井下實(shí)際情況進(jìn)行分析以及對蓄電池壓縮式制冷、冰蓄冷以及液態(tài)CO2制冷這三種可能適合的制冷方案進(jìn)行了分析比較后設(shè)計(jì)出最適合礦井事故發(fā)生之后特殊環(huán)境的CO2與氣動(dòng)風(fēng)機(jī)相結(jié)合的制冷系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅能夠在事故發(fā)生后快速的進(jìn)行制冷，而且還能使救生艙內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)，在艙內(nèi)空氣通過吸附劑層時(shí)對其中含有的有毒有害氣體進(jìn)行去除，保證被困人員處于比較安全的環(huán)境中等待救援。同時(shí)，文章還對此制

4、冷系統(tǒng)進(jìn)行變工況計(jì)算，在分析比較后得出最佳工作點(diǎn)，有效地防止蒸發(fā)器結(jié)霜，并且使儲(chǔ)存的液態(tài)二氧化碳能夠最大限度的用來降低艙內(nèi)溫度，維持艙內(nèi)溫度在相對舒適的范圍之內(nèi)。
　　本文還分別對氣動(dòng)風(fēng)機(jī)以及蒸發(fā)器的性能進(jìn)行了匹配實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此蒸發(fā)器在設(shè)計(jì)的CO2流量下，實(shí)際制冷量與理論值誤差為2.42％，能夠滿足艙內(nèi)制冷需求，并且，在設(shè)計(jì)工況下，蒸發(fā)器表面不會(huì)結(jié)霜。同時(shí)，CO2制冷之后的尾氣能夠驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，出風(fēng)量滿足實(shí)際制