自救器长时低温性能的实验与理论研究

发布时间：2017-09-29 12:30

  本文关键词：自救器长时低温性能的实验与理论研究

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【摘要】：自救器是煤矿井下工作人员在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害时,能够防止有害气体中毒或缺氧窒息的一种个体呼吸器。市面上的自救器自救时间较短,不能满足大型矿井安全生产的需要,并且市面上的化学氧自救器吸气温度高、干燥,同时气体中含有药品杂质,危害使用者的身心健康。调查发现,一些矿工在井下作业时不随身佩戴自救器,井下一旦发生灾害事故,矿工需要花时间寻找自救器而错过最佳自救时间。因此,研究如何提高自救器的防护时间、降低呼吸温度,设计一种安全、高效、便携的新型自救器十分必要。本文基于普通化学氧自救器存在的问题,以军用氧烛生氧技术为基础,采用电启动加热方式,设计了带尖角的锡箔启动器,通过矿灯电源带动锡箔启动器瞬时产生高热量加热氧烛,使氧烛分解产生氧气。通过不断实验与分析,研究出适用于煤矿自救器的氧烛配方,通过氯酸钠和催化剂配比的合理控制,使自救器产生氧气速率为35.2 ml/s,与灾变情况下矿工的呼吸速率相匹配。通过单向阀结合密闭水气柱,设计了一种降温加湿除杂装置,对产生的气体降温加湿,并除去气体中的药品杂质。通过分析,选用钙石灰作为二氧化碳吸收剂,吸收人体呼出的二氧化碳。设计自救器的气囊采用低硬度的热塑性弹性体,使气囊具有较强的耐老化、抗冲击、抗疲劳性、抗撕裂强度等。通过防护性能检验,设计的自救器满足各项防护性能要求,其额定防护时间为120 min,可为矿工的逃生提供更长时间的防护。该自救器的气体呼吸温度为30～35℃,气体相对湿度在40%-65%之间,且气体不含药品杂质,保证矿工者的安全健康。该自救器与矿灯有机结合,携带方便,根本上解决了矿工在井下作业时不随身佩戴自救器的问题,井下发生灾害事故时,矿工能够及时打开随身携带的自救器进行呼吸自救,提高矿工的逃生避险的可能性,为矿工的生命安全提供更多保障。
【关键词】：自救器 氧烛 降温 加湿 矿灯
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD774
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 选题背景13-14
• 1.2 国内外自救器研究现状14-18
• 1.2.1 国外自救器研究现状14-15
• 1.2.2 国内自救器研究现状15-17
• 1.2.3 市面上自救器存在的问题17-18
• 1.3 主要内容及研究线路18-21
• 2 人体呼吸参数及呼吸舒适度研究21-29
• 2.1 人体呼吸参数分析21-25
• 2.2 人体呼吸舒适度分析25-27
• 2.3 本章小结27-29
• 3 延长自救器防护时间的研究与实验29-45
• 3.1 氧烛生氧技术29-34
• 3.1.1 氧烛简介29-30
• 3.1.2 氧烛启动方式30-33
• 3.1.3 氧烛生氧原理33-34
• 3.2 生氧辅助原料的选择34-40
• 3.2.1 氧烛催化剂的选择34-37
• 3.2.2 氧烛除氯剂的选择37-38
• 3.2.3 氧烛助燃剂的选择38-40
• 3.3 最佳产氧速率研究40-44
• 3.3.1 NaCl_O3与MnO_2最优质量比研究40-42
• 3.3.2 氧烛原料最佳配方研究42-43
• 3.3.3 产气与吸气速率匹配研究43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 降低自救器呼吸温度的研究与实验45-57
• 4.1 自救器传热分析与计算45-47
• 4.1.1 自救器热负荷45
• 4.1.2 自救器外部温度传导热量45-46
• 4.1.3 自救器内部化学反应释放热量46-47
• 4.2 降温加湿除杂装置的设计47-50
• 4.2.1 蒸馏水对气体的降温加湿效果47
• 4.2.2 蒸馏水与复合相变材料结合降温47-49
• 4.2.3 降温加湿除杂装置的结构设计49-50
• 4.3 降温加湿除杂装置的结构原理50-51
• 4.3.1 氧气的降温加湿除杂过程50-51
• 4.3.2 净化气体的降温加湿除杂过程51
• 4.3.3 氧气进入气囊过程51
• 4.4 降温加湿除杂装置可靠性实验51-56
• 4.4.1 双单向阀通透性实验51-52
• 4.4.2 蒸馏水容积对降温效果的研究52-56
• 4.4.3 降温加湿除杂装置降温加湿效果检验56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 长时低温一体化矿灯自救器的研究57-75
• 5.1 整体结构设计与功能模块57-63
• 5.1.1 整体结构设计57
• 5.1.2 功能模块57-60
• 5.1.3 气体运移路径60-63
• 5.2 氧化碳吸收剂的选择63-65
• 5.2.1 二氧化碳吸收剂的对比分析63-64
• 5.2.2 二氧化碳吸收剂的吸收效果检测64-65
• 5.3 长寿命气囊的设计65-66
• 5.3.1 长寿命气囊的结构设计65-66
• 5.3.2 长寿命气囊的材质选型66
• 5.4 长时低温一体化矿灯自救器的有益效果66-72
• 5.4.1 延长防护时间66-68
• 5.4.2 降低吸气温度68-69
• 5.4.3 产气湿润无杂质69-70
• 5.4.4 保证随身携带自救器70-72
• 5.4.5 长时低温一体化矿灯自救器的社会效益72
• 5.5 长时低温一体化矿灯自救器的性能检验72-74
• 5.5.1 未经过任何处理的自救器性能试验73
• 5.5.2 自救器抗环境变化性能试验73-74
• 5.6 本章小结74-75
• 6 研究的主要成果与存在的问题75-77
• 6.1 研究的主要成果75-76
• 6.2 研究存在的问题76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81

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