高海拔矿山掘进工作面局部供氧装置研究*

为缓解高海拔矿山掘进作业面低氧问题,将供氧管与环形空气幕相结合,空气幕在作业人员四周形成空气屏障,设计1种用于高海拔矿山掘进工作面的新型供氧装置。以中国云南某海拔3 400 m的铜矿为例,运用ANSYS Fluent软件建立掘进工作面空间模型,根据矿山实际情况确定边界条件,对比研究单一供氧管模式和新型供氧装置的富氧效果差异,并分析空气幕出风口形式、风量对富氧效果的影响。研究结果表明:新型供氧装置的富氧效果优于单一供氧管模式;环状缝隙出风口优于圆孔出风口,并且当环状缝隙宽度为0.010 m、风量为0.014 m3/s时,呼吸带平均氧气质量分数为27.59%,达到最佳富氧效果。新型供氧装置能有效提高作业人员周围呼吸带区域的氧气质量分数。     

新型氧气发生器

武汉冶金安全技术研究所,认真贯彻毛主席关于“备战、备荒、为人民”的伟大方针,在过去研制的化学供氧材料──“氧烛”的基础上,经有关单位协作,去年研制成功了以“氧烛”为主体的JM型氧气发生器。这种化学供氧装置,结构简单,成本低廉,经多次实验和实际应用鉴定,效果可靠,性能良好,适合在隔绝空气和缺氧的条件下供应呼吸用氧。 “氧烛”由氯酸钠、金属粉和过氧化初等化学物质按一定比例混合制成。每公斤“氧烛”可产生300～320公升、纯度大于99.5%的氧气。每公斤“氧烛”成本2.2元。“氧烛”在具有自动引燃、绝热、滤过作用的氧气发生器中…     

基于Fluent的高海拔矿山掘进工作面增氧通风技术研究

为解决高海拔矿山掘进施工中的缺氧问题,基于Fluent软件对掘进巷道的供氧通风进行数值模拟与方案设计。为得到合理的供氧量,分别计算了海拔4 650 m的大气压力和海拔3 000 m大气中氧分压,进而换算出供氧巷道需要达到的氧气体积分数,再结合通风量得到数值模拟所需的供氧量;建立不同的巷道通风模型,通过数值模拟试验得到最优供氧管路布置方案,并在此模型的基础上对供氧量进行优化,并对优化结果加以分析。结果表明:供氧管出口位置对提高氧气与空气混合的均匀程度有极大影响,出口位置应适当降低,且与风筒出口的水平距离不宜过大;掘进巷道在供氧速率为12.46m~3/min时能够达到预定的供氧标准,低于此速率便不能达标,供氧速率过高则造成资金浪费。     

特高压屏蔽服冷却系统的数值仿真研究

基于人体、系统热平衡方程,对穿着有冷却系统屏蔽服的人体模型进行传热数值研究。通过多物理场耦合软件建立人体热学过程的仿真分析模型,分析环境变量(环境温度、空气流速、服装热阻)和个人变量(新陈代谢率)对温度的影响机制,得到不同的控制变量对人体冷却系统内表面温度的影响结果。随着环境温度的升高和新陈代谢率的增大,冷却系统可以使内表面的温度在人体舒适区附近,起到良好的散热作用;风扇风速的增大和服装热阻的减小可以降低内表面温度。可见综合考虑相变材料和微型风扇的协同配合,可有效通过汗液的蒸发降低高温条件下的人体温度。     

基于火三角模型的锂离子电池火灾事故树分析

为研究导致锂离子电池火灾事故的基本事件及其重要度,采用事故树分析方法,以火三角模型为基础,分析了锂离子电池发生火灾事故的全过程。先基于建立的事故树模型,再通过求解最小割集得到导致锂离子电池火灾的36种途径和导致事故发生的15个基本事件及其结构重要度。结果表明,在基本事件中,"电池壳体发生破裂"的结构重要度系数最大(0.565),其次为"正极材料分解反应产生氧气和放热"(0.188)、"电解液汽化"(0.175)和"电解液分解反应放热"(0.175)。最后基于这些基本事件,通过提高电池壳体强度、正极材料分解温度、电解液汽化温度及蒸发潜热、电解液分解温度等技术手段降低锂离子电池火灾发生的概率;并发现通过采取优良的生产工艺与正确的使用方式亦能降低锂离子电池火灾事故的发生概率。     

喷淋和排烟系统对地铁站台火灾的影响研究

采用火灾动力学软件FDS对沈阳某二层岛式地铁站站台火灾场景进行模拟,分析站台不同位置发生火灾以及由喷淋和排烟系统组合成不同工况时,站台内不同高度处温度、CO浓度和热辐射的变化,为地铁站防火措施和人员疏散方案提供参考。结果表明:不同位置发生火灾时,站台内的火灾烟气运动规律不同,端部火灾的影响范围较中部火灾的小;站台顶棚处的温度比2 m高度处的高,CO浓度比2 m高度处的大;距火源5 m内,顶棚的热通量比2 m高度处的低,但距火源5 m外,顶棚的热通量比2 m高度处的高。开启喷淋或排烟系统都可降低站台温度,喷淋系统主要降低火源周围温度,排烟系统可有效降低CO浓度并改善能见度;喷淋和排烟系统还可以降低火灾发生时站台顶棚处的热通量。     

基于CFD的高海拔矿山掘进面通风增氧方案优化

以海拔3 400 m金属矿山为例,基于CFD模拟软件,以矿山巷道内原有氧气质量分数提高5%为目标,设计正交试验,在“长压短抽”通风方式下,优化压入风筒放置高度,分析压入风筒与掘进面距离、供氧管与压入风筒出口水平距离、抽压比3个因素对氧气质量及分布规律的影响。研究结果表明:压入风筒、抽出风筒距掘进面分别为12,3 m,供氧管与压入风筒出口水平距离为6 m,抽压比为0.8时,氧气质量分数提高5%且分布情况达到最佳状态;对氧气分布影响最大的因素为压入风筒出口与掘进工作面的距离,在设置管道布置方案时应重点考虑。     

化学供氧器

1970年,我们曾研制了一种化学供氧装置一氧气发生器。经使用试验,还存在若干缺点。1974年,在有关单位协作下,继续对此装置进行研究改进,经过实际使用,证明效果良好,是一种简单、易行和比较经济的化学供氧装置。     

竖井结构中壁面温度对火灾烟气运动影响的计算研究

使用大涡模拟方法研究了不同壁面温度条件下,竖井结构中,竖直壁面间的火灾热烟气和空气运动规律及温度场分布。并讨论了造成分布差异的原因。研究表明,流场中速度、温度和混合分数等参数受燃烧产生的热羽流和壁面温差引起的对流共同影响。温差越大,流场流动速度越大,流场的规律性越强,热烟气在流场中的蔓延速度越快。在温度方面,温度分布随流场变化而呈现不同规律,这里着重讨论了一侧壁面温度不同引起的另一侧壁面附近流场的温度变化。     

壳体厚度对传爆药慢速烤燃响应的研究

针对传爆药在制造、存贮、运输及实战环境中可能会遭受意外的热刺激,本文通过壳体厚度对传爆药慢速烤燃响应特性的影响的实验研究,来检测弹药对意外刺激的敏感程度和发生反应时的剧烈程度,并对实验结果进行了分析。实验以钝化RDX为主装药,以45#钢为壳体,利用自行设计的慢速烤燃试验系统对其进行试验。结果表明：在相同装药条件下,随着壳体厚度的增加,单位时间内传热量减少,体系升温速率减慢,炸药的烤燃时间随之增加,热爆炸延滞期增长;同时,随着壳体厚度的增加传爆药发生慢速烤燃反应的温度升高,热敏感程度降低,热安定性也随之提高。另外,在相同装药条件下,壳体厚度对慢速烤燃响应的剧烈性也有很大得影响。烤燃反应的剧烈程度随着壳体厚度的增大而减小。     

气象条件对静电除尘器低温腐蚀的影响分析

在已建成投产的静电除尘器当中,低温腐蚀是严重影响除尘器使用寿命的因素之一。以某烧结厂静电除尘器为研究对象,利用CFD软件,采用标准k-ε湍流模型对除尘器内部流场及温度场的分布进行数值模拟研究,得到静电除尘器内部流场和温度场分布特征,分析这些数据可知除尘器温度最低部位位于灰斗处,外界气温对壳体温度具有正相关的影响,在此基础之上有针对性地提出对静电除尘器壳体低温腐蚀的防治措施。     

软质聚氨酯泡沫阴燃前期热解特性研究

采用DSC-TGA(差示扫描量热-热重分析)同步热分析仪对软质聚氨酯泡沫(聚氨酯软泡)在不同氧气体积分数(0、10％、30％、50％)和不同加热速率(10 K/min、20 K/min、50 K/min)下热解到800℃的过程及其对阴燃的影响进行了研究.结果表明,当氧气体积分数介于10％ ～ 50％时,聚氨酯软泡热失重DTG曲线只有1个峰;当氧气体积分数降低到10％时,DTG曲线开始逐渐分离为2个峰;当氧气体积分数降为0(即氮气气氛)时,DTG曲线已经明显分为2个峰.这表明氧气体积分数对聚氨酯软泡热解特性具有重要作用.氧气体积分数和加热速率降低均对聚氨酯软泡的热解有抑制作用,均能减小阴燃传播速率和向明火转化的可能性.加热速率降低主要是延长了聚氨酯软泡的热解周期,从而减小了热解可燃气体积分数和放热速率.氧气体积分数降低对聚氨酯软泡热解的影响相对复杂的多:当氧气体积分数从10％降低到0时,主要提高了聚氨酯软泡的分解温度,而对热解速率影响不大;当氧气体积分数介于10％～50％时,氧气体积分数减小主要会降低聚氨酯软泡的热解速率、放热速率和放热量而对热解温度影响相对不大.氧气体积分数和加热速率降低抑制了多元醇的分解,而多元醇是聚氨酯软泡维持阴燃或向明火转化的主要物质及能量来源.     

高温矿井湿润巷道表面与风流间热湿交换分析与简化计算

高温矿井巷道与风流间同时存在显热交换与潜热交换。相对于显热交换量,潜热交换量计算参数难以获得,致使巷道表面热湿交换量计算过程繁琐。为简化计算,对巷道热湿交换体系内显热、潜热交换与表面温度、空气状态温湿度的关系进行分析,通过饱和水蒸气分压力与温度的关系引入Lewis关系,将对流质交换系数用对流换热系数的函数关系表示,饱和水蒸气分压力用温度的函数关系表示,进而将潜热交换量表示成对流换热系数、壁面温度及风流状态露点温度的函数,将对流显热交换量与潜热交换量的计算有机结合;并针对高温矿井的客观条件,对潜热交换量计算式进行了适度的简化与误差修正,得出了精度满足工程计算要求的潜热及全热量简化计算式。同时分析了不同情况下全热简化计算式计算出的净热交换量的传递趋向,明确了不同矿井巷道表面温度及风流温度下,巷道表面水分蒸发需热量的取向。     

安全可靠的电弧炉吹氧装置

我厂铸钢车间熔炼不锈钢用的是HXL-1.5型电弧炉,平均每班需用氧气60多瓶。过去,氧气瓶出口处使用普通压缩气胶管和普通管接头连接,并用铁丝捆扎。在电炉吹氧时,由于氧气压力大,捆扎胶管的铁丝和胶管经常断裂、脱落,造成氧气大量流失。这不仅浪费氧气、影响熔炼,还增大了氧气瓶周围空气中的含氧量,极易引起火灾或爆炸事故。 针对输送氧气管道连接不牢这一问题,我们对原电炉吹氧装置进行了改革。其改革方法是: 1.用高压胶管代替原普通胶管; 2.用液压管接头代替原普通管接头; 3.装配储气罐,使熔炼时一次可供氧气30瓶。 其安装方法如图所示。 …     

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造.结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火...     

空气源热泵供暖技术研究现状

空气源热泵是一种新型环保产品,具有高效节能、绿色无污染的特点,为进一步提高空气源热泵供暖运行性能,对补气增焓系统、双级压缩系统、带回热循环系统、复叠式系统、除霜系统的国内外研究进行了综述。补气增焓和双级压缩系统通过降低压缩比和排气温度,可有效改善其供暖运行性能衰减问题;复叠式系统通过扩大温跨范围,可在较低环境温度下达到较好供暖运行效果;系统中增设回热器可有效提高系统循环效率;除霜系统能更有效解决结霜问题,提高系统运行性能。同时提出了进一步改善空气源热泵供暖性能的措施,为空气源热泵供暖技术的发展提供理论基础。     

相变材料填充率影响锂电池组热失控传播特性的实验研究

复合相变材料(PCM)应用于锂电池组的热管理是当前研究的热点。然而,PCM对锂电池组热失控传播特性的影响规律仍不甚明晰。实验研究了不同PCM填充率对锂电池组的影响,分析其热失控触发时间、最高温度、质量损失和热释放速率等参数变化规律。结果发现,添加PCM后,电池表面温度、CO和SO₂浓度均出现了不同程度的降低,但对热释放速率没有明显的影响。PCM填充率为0%和10%的电池组均发生了热失控传播,而30%、50%、100%的PCM填充率能有效阻隔热失控传播的发生。     

薄壁圆柱壳初始爆破强度的可靠度分析

充分考虑固体火箭发动机壳体的结构特点,建立用中径公式预测其初始爆破强度的方法,对固体火箭发动机壳体爆破强度的可靠度进行了探索。研究表明:①固体火箭发动机壳体实际初始爆破强度与中径公式的名义值之比是符合正态分布的随机变量;②借助于钢制薄壁内压容器的爆破试验数据,在置信度为99%时,得到了该随机变量的分布参数;③应用强度-载荷干涉模型,推导得到了固体火箭发动机壳体爆破强度的可靠度指标计算公式;④固体火箭发动机壳体的可靠度在一定范围内变动。     

细水雾抑制隧道甲醇火灾的全尺寸实验研究

针对难以迅速扑灭的隧道甲醇火灾场景,在截面积9.14 m~2,长38 m的全尺寸隧道内开展了一系列实验,研究了不同通风条件下多喷头细水雾系统对隧道甲醇火灾的抑制作用。通过分析火源周围温度分布、火源下风向隧道温度分布及隧道能见度等参数,综合评估了通风条件下细水雾系统抑制隧道火灾的效果。结果表明:纵向通风降低隧道温度的同时易引起人眼高度处温度升高;细水雾能迅速控制火灾发展并有效降低隧道温度,但细水雾雾滴的扩散与沉降易造成隧道能见度的下降。在本文条件下,风速为4.98 m/s的纵向通风和10 MPa压力下的6喷头细水雾系统共同作用能够有效降低火源周围温度和隧道温度,并显著提高隧道能见度。     

简易乙炔发生器安全使用法

简易低压浮筒式乙炔发生器,具有简单、费用低、使用方便等优点。但是,在进行焊、割作业时,由于某种原因,焊割火焰可能会从喷嘴口向焊割炬内倒回,造成乙炔和氧的混合气在焊割炬内燃烧,有时还可引起乙炔发生器爆炸。保证安全的正确使用方法是:1.使用前,检查有无漏气现象,分别开启氧气和乙炔,排净皮管内的残余空气。2.根据喷嘴的大小,调节氧气、乙炔的压力和流量,喷嘴不能太靠近熔渣,更不能用喷嘴去碰触金属熔渣。