矿用化学氧自救器生氧温度的影响因素研究

摘要

自救器是我国矿山行业上使用较为广泛的一种个体防护装备，其主要用途是在井下发生瓦斯或粉尘爆炸、火灾和瓦斯突出等矿井灾害时能保障使用者的安全健康。目前我国使用较多的为化学氧自救器，该类自救器是利用自救器生氧药罐内的化学药剂在一定条件下发生生氧反应，在一定时间内给使用者提供足量的氧气，以防止井下工作人员吸入有毒有害气体。目前的化学氧自救器在使用过程中大多存在生氧温度过高，吸入气体中含有少量药品杂质，逃生过程中舒适度较低，甚至影响其安全性能。
　　为提高化学氧自救器在使用过程中的舒适性与安全性，从影响自救器生氧温度的众多因素着手，首先从不同生氧药剂类型分析其对生氧温度的影响，找出反应热相对较低、放氧速率较为稳定的生氧药剂；再从人体不同做功量下人体的呼吸参数的不同对生氧药剂的影响进行理论分析得出生氧温度相对较低的人体做功量；针对同种类型相同质量的生氧药剂在静坐状态下不同的呼吸频率和对同种类型的生氧药剂在呼吸频率相同的静坐状态下不同的药剂质量下对生氧温度进行实验测定找出降低生氧温度的药剂质量与呼吸频率；对于自救器的结构与生氧温度的影响从排气方式、生氧药罐结构与尺寸、气路结构等多方面进行理论分析，得出能降低生氧温度，并能有效的延长防护时间的最佳方案；最后结合我国目前使用较为广泛的ZH型化学氧自救器在模拟矿井工作条件下进行实验研究，分析其实验过程中的温度曲线和实验后的问卷调查报告，结合实际条件提出能进一步降温措施和提高舒适度的有效方法。得出了KO2作为生氧药剂，生氧温度相对较低，放氧速率较为平稳；降低使用中的做功量和呼吸频率能有效的延长自救器防护时间，降低生氧温度；防护时间为30min和45min的化学氧自救器应分别取KO2270g和400g以保障使用中的防护性能；提出用降低反应温度和增加高温氧气散热等相关措施降低ZH型自救器的氧气温度。

目录

声明

第一章 绪论

1.1自救器在矿山安全生产中的意义

1.2自救器的种类及其优缺点

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容及研究路线

第二章 不同生氧药剂对生氧温度影响分析

2.1不同生氧药剂及材料的分析

2.2碱性超氧化物的反应热对比分析

2.3碱性超氧化物生氧温度对比分析

2.4本章小结

第三章 生氧反应速率的影响分析

3.1人体生理呼吸参数的影响研究

3.2呼吸频率的影响研究

3.3生氧药剂质量的影响研究

3.4本章小结

第四章 生氧温度的其它影响因素分析

4.1排气方式的影响分析

4.2药罐结构与药罐尺寸的影响分析

4.3气路结构的影响分析

4.4本章小结

第五章 矿用化学氧自救器的实验研究及改进措施

5.1ZH型矿用化学氧自救器

5.2实验设备及实验工况

5.3实验方案及受试人员情况

5.4实验结果及分析

5.5降温措施

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3不足与展望

参考文献

附表

附录A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢