8人型矿用救生舱储冰降温系统设计及试验研究.pdfVIP

2012年10月 矿 业安全与环保 第39卷第5期 8人型矿用救生舱储冰降温系统设计及试验研究 刘鹏程 (中煤科工集团重庆研究院，重庆 400039) 摘要：在分析并计算救生舱主要热量来源的基础上，对8人型矿用救生舱储冰降温系统进行了设 计，包括储冰柜容积及外形、换热管道直径等的计算以及风机的选型；通过试验及计算得出救生舱舱体 实际导热功率，最后进行真人降温试验验证。理论计算及试验表明，采用管道强制对流换热的储冰降温 系统，能够满足救生舱舱内空气温度调节的使用要求。 关键词：救生舱；热源；管道强制对流换热；储冰降温系统 中图分类号：TD77．4 文献标志码 ：B 文章编号：1008—4495(2012)05—0026—03 救生舱是一种用于矿井事故中为井下被困人员 热材料及结构，舱体导热量也不同。 提供安全避险的设施，其对外能抵御爆炸、顶板垮 1．2 热源计算 落，隔绝有毒有害气体、高温烟气的入侵。由于灾害 1．2．1 人体散热量Q 事故的复杂性 ，救生舱可能长时间处于高达 50℃的 根据相关资料，成年人静坐时释放的热量q人= 高温烟气环境中…，必须依靠 自身结构和设备将舱 80～120W。额定时间t内n人释放的热量q人为 内温度控制在35qC以下。 q人=kntq人 (1) 储冰降温系统对环境温度相对要求不高，灾害 式中k为安全系数，可取 l_1。 环境下水冰可以作为紧急情况下备用饮用水，煤矿 1．2．2 舱体导热量Q导 用制冰技术成熟，仅需对降温系统进行研制。笔者 由于舱体导热受许多因素影响，在理论计算时， 通过理论计算、系统设计及试验，验证了救生舱采用 应充分考虑舱体结构、隔热材料、热桥等因素，通过 储冰降温技术是可行的。 试验验证计算。Q导的计算公式如下： q导=klqA 1 热源分析及计算 A (2) 1．1 热源分析 救生舱舱 内的热源有人体散热、化学反应热，以 式中：为舱体导热面积；g为单位面积的导热量； 及舱体导热、各种传感器和电源箱发热等。传感器 A为隔热材料的导热系数；t t分别为舱体外、内 发热量微小，电源箱发热元件主要是电路板上部分 表面的温度；6为隔热材料的厚度。由于舱体不可能 元件发热，发热量也很小，可忽略这些设备所产生的 完全铺满隔热层，存在 “冷热桥”，引入 k安全系数， 热量。化学反应热主要为净化 CO、CO反应热，CO 初步设定为 1．2～1．6，具体值通过试验验证。 浓度极低 ，反应热极小，所 以，化学反应热主要是 1．2．3 化学反应热量 q CO，反应热。 化学反应热量主要为吸收 CO产生的热量，计 因此，救生舱舱内热源主要为人体散热、CO：反 算公式为 应热及舱体导热。其中人体散热、CO反应热变化相 q反=knco2q反 (3) 对较小，而舱体导热与隔热材料及结构有关，不同隔 式中：riCO2为人体释放总吸收的cO值，otol；g反为吸