生命保障系统方案

《生命保障系统方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生命保障系统2矿井生命保障系统技术方案2.1矿井生命保障技术方案图1矿井生命保障系统温度湿度控制流程图本生命保障系统温度控制流程如图1所示，工作过程如下：本系统主要以航天专用制冷剂节流通过蒸发器进行吸热降温，制冷剂可以驱动气动马达，气动马达驱动轴流风扇，使舱内气体净化后，进行降温。本系统无需电力支持，集二氧化碳去除、一氧化碳净化、降温除湿为一体化的有机整体。本生命保障系统净化流程如图2所示。图2空气净化流程图系统的空气净化采用吸附剂吸附，利用轴流风机驱动，依次为空气过滤器净化器去除15um的空气颗粒，用干燥器除湿、用CO2吸附剂去除CO2，用CO吸附剂去除CO，净化后的空气送至

2、温度控制系统进行降温。由于舱内通有井下压缩空气，可以将部分压缩空气用于驱动气动马达来驱动风扇，如果井下压风系统损坏，再用制冷剂作为动力源驱动气体马达，两种方式的转换只需用旋钮即可实现。2.2理论分析计算表1为人日常代谢参数值实验测试值。表1人日常代谢参数项目睡眠静息轻度活动中度活动一日总量氧耗率（L/h）14.9±1.118.3±1.226.4±1.549.54±4.9567(L/d)CO2排出率（L/h）12.0±1.115.3±1.222.84±1.543.0±6.1483(L/d)产热率（KJ/h）300±23334.4±25538±291011±10711378(KJ/

3、d)排湿率（g/h）50.0±560±780.0±8155±151780(g/d)考虑到避难期间，人的状态选取静息状态设计。2.2.1CO2相关计算CO2排放量＝15.3L/h×10－3×24h×5天×12人＝22.03m3；CO2密度为1.9kg/m3,则CO2量为41.85kg；CO2排放量速率＝15.3L/h＝0.0043L/s＝4.3ml/s；Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O7444反应需70.38kgCa(OH)22.2.2氧气相关计算氧气需求：18.3L/s×10－3×24h×5天×12人＝26.35m3；氧气密度为1.4kg/m3；氧气需求量（安全系数取

4、1.2）则氧气需求量＝26.35m3×1.4kg/m3×1.2=44.2kg以42Mpa高压氧气瓶存贮计算，氧气体积为：75.28L2.2.3湿热计算系统产热量人：334.4kJ/h×24h×5天×12人=4.815×105kJ总共维护结构的导热量为15120kJ；照明设备：2(个)×25J/s×3600s×24h×5天×0.7=15120kJ照明设备显热负荷取0.7。总热量=4.82×105KJ+15120kJ+15120kJ=5.12×105kJ系统产热功率＝5.12×105kJ/(3600s×24h×5天)＝1.19kJ/s。系统产湿量＝60g/h×24h×5天×12人×

5、10－3＝86.4kg2.2.4热量平衡计算a.高压氧释放过程产生的冷量依据氧供给平衡，氧供给18.3L/s。＝12×18.3×10－3m3/h×1.4kg/m3×8.13×308K×ln(42/0.1)/32=471.8kJ/h=0.13kJ/sb.维护散热量外围维护结构：10mm钢+30mm隔热材料+2mm钢钢的导热系数32.7W/m.K；石棉的导热系数0.04W/m.K综合热阻＝1.26m2.K/W换热面积按31.34m2维护舱内温度30℃，则散热量为＝31.34m2×5℃/1.26m2.K/W=124.4Wc.空调所需平衡的热量=1.19×103－130－124.4=0

6、.935KJ/s＝3366KJ/h气动马达扬程选取0.2MPa；流量计算：制冷剂的定压比热容为＝0.843KJ/g.K单位质量制冷剂换热量＝＝0.843KJ/g×123=103.7KJ/g制冷循环的流量：＝3366KJ/h/56KJ/g=27.3g/h0.5MPa时制冷剂密度＝9.51kg/m3，则制冷循环的流量又为＝27.3×10－3kg/h/9.51kg/m3=2.87×10－3m3/h换热量平衡校核，制冷剂流量取30g/h时＝＝45g/h×0.843KJ/g×（308－216）=3490.0KJ因为在为45.0g/h时，Q0>QW，故满足要求。注以上为理想状态，仅为估算过

7、程。d.气动马达选配计算以选择嘉仕达产品为例。表2为嘉仕达部分气动马达产品参数表2部分嘉仕达部分气动马达产品参数气动马达型号操作指标最大扭矩最高转速(RPM)输出功率(kW)扭矩(Nm)最大耗气量(m3/hr)最高转速(RPM)Nm1AM(A)10,0000.330.3135.16500.651UP(B)6,0000.330.58475000.682AM(A)3,0000.682.249.53503.054AM(A)3,0001.34.1132.53006.36AM(A)3,00031022