矿用避难救生舱抗瓦斯爆炸强度分析及生存环境设计研究

摘要

煤矿用避难救生舱是一种煤矿井下逃生避难装备，为矿难发生时无法及时逃离的遇险人员提供临时避险场所，以等待救援。避难救生舱由舱体结构系统、生命保障系统和测控通信系统组成。本论文对某型救生舱的舱体抗爆性能进行了数值模拟研究，对救生舱空气再生系统、空气调节系统了方案设计，主要研究内容包括:　　依据某型移动式救生舱舱体实际结构尺寸建立了有限元分析模型，运用AUTODYN软件计算了瓦斯爆炸后舱体各部位承受的压力载荷及作用时间;运用LS-DYNA软件模拟了救生舱舱体的动态响应过程，验证了舱体结构强度和刚性满足要求，瓦斯爆炸后舱体结构完整，安全，为舱体结构安全性评价提供了一种方法。　　研究了矿用救生舱的生存环境保障系统，通过对现行的氧气再生和有毒有害气体滤除技术研究，提出了采用外界空气与高压氧气瓶双重的供氧方式，能更安全可靠的保证救生舱内氧气的供给;提出了采用吸收式滤除二氧化碳技术和催化式滤除一氧化碳技术。　　通过对现行的各种制冷除湿技术进行对比研究，吸取各个制冷除湿技术的优点，提出了采用开放式CO2制冷系统进行降温除湿，同时为了增加除湿的可靠性，外加固体吸收床辅助除湿，设计出了适合我国矿用救生舱使用的空气调节系统。

目录

声明

致谢

摘要

1绪论

1．1 本论文的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本论文的研究内容

2救生舱抗瓦斯爆炸数值模拟研究

2．1 救生舱承受瓦斯爆炸载荷数值计算

2．1．1 矿井巷道内瓦斯爆炸过程

2．1．2 舱体所受载荷计算方法

2．2 救生舱结构强度数值模拟

2．2．1 救生舱网格划分

2．2．2材料模型及约束条件

2．2．3 救生舱整体结构应力和位移计算结果与分析

2．3 重点部位计算结果与分析

2．3．1 迎爆面及入口舱门应力云图

2．3．2逃生舱门的应力云图

2．3．3 密封部位相对位移

2．4 本章小结

3矿用救生舱空气再生系统方案设计

3．1 煤矿井下的空气组成分析

3．1．1 氧气(O2)

3．1．2 氮气(N2)

3．1．3 二氧化碳(CO2)

3．1．4 一氧化碳(CO)

3．1．5 二氧化氮(NO2)

3．1．6 硫化氢(H2S)

3．1．7 二氧化硫(SO2)

3．1．8 氨气(NH3)

3．1．9 甲烷(CH4)

3．2 氧气的再生方案设计

3．2．1 现行的主要氧气再生方法

3．2．2 矿用救生舱氧气的再生方案设计

3．3 二氧化碳与煤矿有毒气体的滤除方案设计

3．3．1 二氧化碳气体的滤除方案设计

3．3．2 煤矿有毒气体的滤除方案设计

3．3．3 二氧化碳和煤矿有毒气体净化装置方案设计

3．4 本章小结

4空气调节系统方案设计

4．1 制冷方案选择

4．2 制冷系统设计

4．2．1 救生舱热负荷计算方法

4．2．2 制冷系统设计

4．3 除湿方案设计

4．3．1 矿井救生舱对除湿系统的特殊要求

4．3．2 常用除湿技术

4．3．3 矿用救生舱除湿方式选择

4．3．4 固体吸附除湿剂选择

4．4 本章小结

5结论

参考文献

作者简历

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