救生舱内人体体感温度的控制研究

针对救生舱在外界持续高温辐射影响下,研究了救生舱内避险人员体感温度的控制,并通过试验验证初始设计计算满足使用要求。采用热平衡的方法,构建了救生舱内各热源的数学模型,在保证体感温度小于35℃的前提下,以蓄冰耗损最小为目标,建立了救生舱内温度热平衡模型,完成了救生舱内平衡温度预估。试验结果表明:在持续106 h高温辐射情况下,救生舱内温度低于30℃,湿度低于75%,经计算人体体感温度低于30%,满足使用要求。     

国外矿用应急救生舱技术现状

在南非、澳大利亚等矿业发达国家,应急避难室(救生舱)是一种重要的井下应急救援装备,用于在矿井事故发生后保护被困矿工,等待救援。本文对国外现有救生舱产品进行了深入的调研,对救生舱内氧气供应、有害气体去除、空气调节、环境监测、动力供应、附属装备等各主要系统的运行原理和技术指标进行了详细介绍,为分析国外救生舱技术研究现状和研发我国矿井救生舱产品提供参数依据和指导。     

防火型家用救生舱舱体热环境与结构优化研究

为优化防火型家用救生舱舱体隔热设计,提出了适用于火灾工况的多重绝热结构设计方法,采用数值模拟和实验的方法研究了防火型家用救生舱舱体的温度分布,分析了12种不同围护结构形式下舱体的绝热保温性能,获得多重绝热结构的最优厚度及绝热材料的最优配比。研究成果可为防火型家用救生舱的隔热设计提供一定的理论支撑和工程设计参考。     

矿用胶囊式救生舱设计与仿真分析

矿用救生舱是应对煤矿救援的重要设备,为增强救生舱的整体安全性,根据我国现有煤矿地质特点,结合国内外煤矿火灾救援成功案例,提出一种矿用胶囊式救生舱结构。借助NX软件对救生舱进行了结构设计,集成了引导、容纳、缓冲、防火及通信等功能,同时,参照已有防爆液压绞车,利用ANSYS对救生舱的救援工况进行了安全分析。结果表明,该救生舱安全裕量大,能够利用常规液压绞车系统,安全实现受困人员的救援。     

支持向量机多重分类救生舱环境评价研究

针对矿用救生舱舱内环境动态评价的问题,采用支持向量机多重分类机制进行评价研究.确定了舱内环境评价的等级指标;将环境评价问题处理为分类和分级两部分,分别给出了相应的函数.使用粒子群优化算法进行了参数优化;制订了具体的评价方案,得出了动态评价结果.经现场试验证明,该环境评价方法可以对救生舱舱内环境进行有效、实时的动态评价,算法收敛速度较快,为救生舱舱内环境调控提供了可靠的理论基础和充分的现场数据.     

救生舱空气幕对二氧化碳的阻隔性能研究

通过进行救生舱空气幕对二氧化碳阻隔性性能实验研究。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二氧化碳具有明显的效果,阻隔率可达60%～70%。实验选出了较优的气幕管开孔孔径和开孔间距。得出了当环境气体浓度增大时,空气幕阻隔效率会呈下降趋势。     

矿用救生舱生存环境控制系统研究

针对煤矿井下发生矿难事故时的高温潮湿、充满有毒有害气体空间环境,设计了一种可移动式应急救生舱环境控制系统方案。通过对应急救生舱内药品化学反应、围护结构、人体、电动设备等所需冷负荷特性分析,设计了一套以涡轮膨胀机与内置相变材料的蓄冷箱耦合供能,作为舱内环境的适配性供冷系统,满足煤矿井下有气有电、有电没气、有气没电、没电没气等发生矿难事故时最不利条件的冷量供应,可为舱内环境控制系统方面的设计人员提供参考。     

矿用救生舱内二氧化碳净化特性研究

煤矿救生舱是在矿井下发生事故后保护被困矿工生存、等待救援的密闭舱室设备。在救援过程中,二氧化碳的处理是舱内空气净化系统的一项主要功能。本文对救生舱内二氧化碳净化装置的功率、吸收效率、药剂床层厚度等因素进行了一系列试验,确定了救生舱二氧化碳的最优净化方式,并通过救生舱内真人生存试验对其进行了验证。最终得出救生舱内处理二氧化碳最佳反应条件为:药剂量20kg,最佳功率为100W;间歇式工作的运行时间与停机时间比例为2:3;在救生舱内8人生存模拟实验中,得出8kg药剂可供8人使用6.1h,平均吸收速率为1.34L/min。     

煤矿井下移动救生舱的设计思路

矿用移动救生舱将成为我国煤矿井下矿工的一种重要逃生装备。本文简述了矿用救生舱在国内外的研究与应用现状,分析了在现阶段,我国有关企业单位研制煤矿井下移动救生舱时,在功能定位、舱内设施、检测检验、使用与维护等方面必须注意的几个问题。     

新型矿用救生舱空气调节系统研究与设计

救生舱是有效减少井下各种灾害导致人员伤亡的安全设施设备,调节救生舱内的温度是保障矿工生存的重要措施。通过对矿用救生舱热负荷的分析计算和矿用救生舱空气调节系统研究现状的分析,设计了以液态二氧化碳相变制冷为基础的两种空气调节系统,可在无需电力驱动、相对狭小空间配套的情况下,适合作为救生舱的空气调节系统。该系统的研发将会解决矿用救生舱在无电力驱动情况下的温度调节问题。     

避难硐室压风供氧系统压风量研究

分析避难硐室内人员生存环境主要参数变化情况,研究其压风供氧系统人均所需压风量。根据硐室内压风与人员呼吸CO2间关系,绘制硐室内空气中CO2体积分数随时间变化曲线,得出CO2体积分数稳定值与压风量的关系。通过分析CO2稀释方程、热量平衡、湿度平衡和O2平衡,确定人均压风量为100 L/min。在常村煤矿避难硐室进行80人16 h压风供氧生存试验,结果表明:压风量100 L/min能够满足硐室内人员呼吸需要,硐室内各环境参数均在国家标准要求范围内,温度的迅速稳定表明硐室周围岩体的导热性良好。     

基于应急避难空间的矿山安全防护体系研究

提出以应急避难空间为基础的煤矿新型安全防护体系,通过在井下布置救生舱、避难所与矿井各系统结合形成救援网络,可在煤矿事故中为被困作业人员提供应急避难空间避难,降低煤矿事故死亡率。提出了救生舱、避难所在矿井中的基本布置原则,并以山西某煤矿为实例进行安全体系建设研究,指出避难室、救生舱在矿井实际条件中的设置原则和方法,以及新型安全防护体系的发展方向,为我国煤矿新型安全防护体系构建提出指导性依据。     

扩展卡尔曼滤波算法在矿用救生舱舱内气体浓度测控中的应用

为有效控制矿用移动式救生舱内气体浓度,确保救生舱内环境质量,保障舱内人员生命安全;根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》的指标要求,采用扩展卡尔曼滤波方法对救生舱舱内气体参数的变化过程进行辨识,得出舱内气体浓度的状态空间模型,并应用迭代优化控制方法对气体浓度进行控制调节;在矿用救生舱模型和现场样机中分别进行了模拟和现场试验。结果表明,测控系统能有效控制救生舱舱内气体浓度进行,满足各项指标要求,且具有较好的鲁棒性。     

蒸汽腔型热管散热器三维瞬态热分析

本文通过建立蒸汽腔型热管散热器三维非稳态计算模型,对不同风速及温度水平下的运行工况进行了对比热分析,并分析了冷凝段直肋厚度对蒸汽腔型热管散热器传热性能的影响。分析结果表明:冷凝段空气出口温度随热管壁温增大而增大,空气和肋片及热管壁面进行对流换热,热管壁温明显高于空气通道出口温度,冷凝段直肋起到很好的散热作用,能使冷凝段的工质冷却成液体并在重力和毛细力的作用下回流到蒸发段,从而保证蒸汽腔型热管散热器良好的传热性能和等温性能。     

矿井巷道对流换热系数的现场测定

对流换热系数是计算围岩壁面与风流之间热交换量的重要参数。根据矿井风流与围岩热湿交换理论,提出测算井下巷道平均对流换热系数的方法。并在现场进行实测,通过对实测结果的回归分析,得出U型钢支护、断面形状为半圆拱以及工字钢支护、断面形状为梯形的巷道平均对流换热系数的简化计算式。并且当风速一定时,U型钢支护、断面形状为半圆拱的巷道平均对流换热系数值比工字钢支护、断面形状为梯形的要小;在这两种巷道条件下,其平均对流换热系数都随平均风速的增加而增大。     

细水雾中雾滴和高温环境的热质交换研究

由雾滴的表面的组分方程和能量方程入手,探讨雾滴在静止的高温环境中的热质交换及生存时间。应用折算薄膜理论,通过特征时间的比较,提出雾滴与高温环境主要通过沸腾机制实现热质交换;考虑滴径与速度变化的耦合作用,应用数值方法研究雾滴在强迫对流环境中与高温环境的热质交换情况。结果表明:对于滴径较小的雾滴不可能达到火焰区或可燃物表面实施火焰冷却和表面冷却,其灭火作用主要依赖于汽化吸热。     

传热子模型对火灾网络模型的求解精度与速度的影响研究

分析半无限大物体的传热过程,提出线性化的传热计算方法并编制了计算子程序,将子程序嵌入传热子模型为有限厚墙体的《高层建筑火灾烟流运动特性预测软件》,利用实例分析比较了两种传热计算方法对火灾网络模型求解精度和求解速度的影响。计算结果表明对3个节点的简单建筑,半无限大传热子模型与有限厚模型的室温计算最大偏差不超过5%,而计算机耗时约减少了1/3。该研究的结论对《高层建筑火灾烟流运动特性预测软件》的进一步完善和成熟及其市场化具有重要的推动作用。     

通过外墙窗口喷出火焰问题的研究

用传热学,流体力学等的有关知识,从理论上分析了通过外墙窗口喷出火焰的有关问题,并对这些问题进行了实验研究。结果表明：喷了火焰具有较强的传热的能力,它可能成为建筑火灾由低层向高层蔓延的重要原因。