基于CO2制冷的無電自驅式救生艙人工環(huán)境研究與分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟的高速增長，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以及管理水平等各方面的原因，導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)濟造成嚴重影響，也對正常家庭造成嚴重的傷害，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，并且能夠為其提供必需的生存條件，延長生存時間，為救援贏得寶貴時間，是當前礦井應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行了定量分析計算，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)氧氣的需求量進行匹配計算，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。同時還對救生艙內(nèi)溫度環(huán)境進行模擬計算，計算結果表明，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)溫度會由25℃上升至35℃，因此，必須對救生艙內(nèi)溫度和濕度進行有效的控制，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，對井下實際情況進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行了分析比較后設計出最適合礦井事故發(fā)生之后特殊環(huán)境的CO2與氣動風機相結合的制冷系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅能夠在事故發(fā)生后快速的進行制冷，而且還能使救生艙內(nèi)空氣進行循環(huán)，在艙內(nèi)空氣通過吸附劑層時對其中含有的有毒有害氣體進行去除，保證被困人員處于比較安全的環(huán)境中等待救援。同時，文章還對此制

4、冷系統(tǒng)進行變工況計算，在分析比較后得出最佳工作點，有效地防止蒸發(fā)器結霜，并且使儲存的液態(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)。
　　本文還分別對氣動風機以及蒸發(fā)器的性能進行了匹配實驗研究，實驗結果表明，此蒸發(fā)器在設計的CO2流量下，實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，在設計工況下，蒸發(fā)器表面不會結霜。同時，CO2制冷之后的尾氣能夠驅動氣動風機穩(wěn)定運行，出風量滿足實際制