Оптимизация респиратора на химически связанном кислороде


Аннотация:

В настоящее время основные перспективы совершенствования изолирующих средств защиты органов дыхания связаны с химическим способом резервирования кислорода. Основными аргументами в пользу такого выбора являются высокая плотность упаковки кислорода и его саморегулирующаяся подача в зависимости от физической активности человека. Однако эффективность использования защитного ресурса химически связанного кислорода далека от идеальной. Это связано с наличием так называемого мертвого слоя хемосорбента на основе супероксида калия и спеканием его гранул под действием экзотермического тепла, выделяющегося при связывании выдыхаемого углекислого газа.

Для оптимизации рабочего процесса дыхательного аппарата на химически связанном кислороде развит формализм, позволяющий моделировать регенерацию выдыхаемого воздуха слоем гранул надпероксида калия, диаметр которых поэтапно убывает в направлении фильтрации воздушного потока. Показано, что увеличение на 1 мм гранул в лобовом слое хемосорбента на 36 % снижает мощность источников экзотермического тепла, препятствуя спеканию кислородсодержащего продукта при тяжелой физической нагрузке человека. Получена зависимость диаметра гранул от глубины их залегания в регенеративном патроне, обеспечивающая равномерное распределение тепловой мощности динамической хемосорбции углекислого газа. Уменьшение диаметра гранул по найденному закону до 2 мм, даже при отсутствии спекания в однородно снаряженном патроне, обеспечивает 27 % прироста защитного действия за счет ресурса мертвого слоя хемосорбента самоспасателя в тяжелом режиме эксплуатации. Выполнена нижняя оценка ресурса мертвого слоя при дальнейшем измельчении гранул и указаны пути его использования.


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
  1. Гудков С.В., Матвейкин В.Г., Шаповалов Г.Г. Преимущества использования изолирующих самоспасателей с химически связанным кислородом в угольных шахтах// Безопасность труда в промышленности. — 2012. — № 11. — С. 40–44.
  2. BS EN 13794:2002. Respiratory protective devices — Self-contained closed-circuit breathing apparatus for escape — Requirements, testing, marking. URL: http://www.nsopb.ru/fck_editor_files/files/8%20%20%2053260%201%20.pdf (дата обращения: 01.07.2019).
  3. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования: учеб. пособие/ С.В. Гудков, С.И. Дворецкий, С.Б. Путин, В.П. Таров. — М.: Машиностроение, 2008. — 188 с.
  4. Jolson J. Underground Self-Rescuer Technology, Past, Present, and Future// 3rd SCSR Workshop at the MSHA Training Academy. —  Arlington, 2006.
  5. Рылов Ю.Б., Дворецкий С.И. Разработка энергосберегающего процесса и аппаратурно-технологического оформления производства регенеративного продукта с ферратом (VI) калия// Вестник ТГТУ. — 2012. — Т. 18. — № 3. — С. 656–662.
  6. Майстренко А.В., Майстренко Н.В., Ерохин О.И. Моделирование изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде// Научные ведомости Белгородского государственного университета. — 2014. — № 1 (172). — Вып. 29/1. — С. 81–87.
  7. Диденко Н.С. Регенеративные респираторы для горноспасательных работ. — М.: Недра, 1990. – 158 с. 
  8. Влияние формы и размеров пористой гранулы на скорость внутренней диффузии/ С.Г. Ехилевский, О.В. Голубева, Д.В. Пяткин, Н.А. Гурьева// Известия Донецкого горного института. — 2010. — № 1. — С. 105–113.
  9. Patent № 2741079 EP, G01N 27/74. PCT/JP 2012/069697. Porosity Measurement Apparatus and Porosity Measurement Method/ M. Kawano, H. Watarai. Applied: August 2, 2012. Published: June 11, 2014. Bulletin № 24.
  10. Балабанов П.В., Кримштейн А.А., Пономарев С.В. Идентификация параметров математических моделей регенерации воздуха средствами защиты изолирующего типа// Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2010. — Т. 6. — № 7. — С. 68–73.
  11. Ехилевский С.Г., Ольшанников С.А., Потапенко Е.П. Влияние переменных краевых условий на квазистационарный профиль концентрации СО2 в регенеративном патроне шахтного респиратора// Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2013. — № 3. — С. 46–54.
  12. Ехилевский С.Г. Повышение ресурса дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — Днепропетровск, 2002. — 36 с.
  13. Alhama F., González-Fernández C.F. Network simulation method for solving phase-change heat transfer problems with variable thermal properties// Heat and Mass Transfer. — 2002. — Vol. 38. — Iss. 4–5. — P. 327–335.
  14. Ехилевский С.Г., Потапенко Е.П., Голубева О.В. Моделирование рабочего процесса дыхательного аппарата на химически связанном кислороде после изменения режима его эксплуатации// Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 35–41

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-85-91
Год: 2019
Номер журнала: Август
Ключевые слова : изолирующий дыхательный аппарат экзотермическая реакция размер гранул надпероксид калия регенерация воздуха динамика хемосорбции
Авторы:
  • Ехилевский С.Г.
    Ехилевский С.Г.
    д-р техн. наук, проф., ekhilevskiy@yandex.ru Полоцкий государственный университет, Новополоцк, Республика Беларусь