生命保障系统方案Word格式文档下载.docx

1、22.8443.06.1483 （L/d）产热率（KJ/h）30023334.42553829101110711378 （KJ/d）排湿率（g/h）50.0560780.08155151780 （g/d） 考虑到避难期间，人的状态选取静息状态设计。2.2.1 CO2相关计算CO2排放量15.3L/h10324h5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/h0.0043L/s4.3ml/s；Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O 74 44反应需70.38kg Ca（OH）22.2.2 氧气相关计算氧气需求：18.3L/s1

2、2人26.35m3；氧气密度为1.4kg/m3；氧气需求量（安全系数取1.2）则氧气需求量26.35m31.4kg/m31.2=44.2kg 以42Mpa高压氧气瓶存贮计算，氧气体积为：75.28L 2.2.3 湿热计算系统产热量人：334.4kJ/h12人=4.815105kJ总共维护结构的导热量为15120kJ；照明设备：2（个）25J/s3600s0.7=15120kJ照明设备显热负荷取0.7。总热量=4.82105KJ+15120kJ+15120kJ=5.12 系统产热功率5.12105kJ/（3600s5天）1.19kJ/s。系统产湿量60g/h12人10386.4kg2.2.4 热

3、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。1218.3103m3/h8.13308Kln（42/0.1）/32=471.8kJ/h=0.13kJ/s b. 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1.26 m2.K/W换热面积按31.34m2 维护舱内温度30，则散热量为31.34m25/1.26 m2.K/W =124.4Wc. 空调所需平衡的热量=1.19103130124.4=0.935KJ/s3366KJ/h气动马达扬程选取0.2MPa；流量计算：制冷剂的定

4、压比热容为0.843KJ/g.K单位质量制冷剂换热量0.843KJ/g123=103.7KJ/g制冷循环的流量：3366KJ/h/56 KJ/g=27.3g/h0.5MPa时制冷剂密度9.51kg/m3，则制冷循环的流量又为27.3103kg/h/9.51kg/m3=2.87103m3/h换热量平衡校核，制冷剂流量取30g/h时45g/h0.843KJ/g（308216）=3490.0KJ因为在为45.0g/h 时，Q0QW，故满足要求。注以上为理想状态，仅为估算过程。 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

5、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） Nm 1AM （A） 10,000 0.33 0.31 35.1 650 0.65 1UP （B） 6,000 0.58 47 500 0.68 2AM （A） 3,000 2.2 49.5 350 3.05 4AM （A） 1.3 4.1 132.5 300 6.3 6AM （A） 3 10 228 13 8AM （A） 2,500 3.9 14.4 293 21 16AM （A） 2,000 7 34 475 43 NL22 （B） 4,000 0.1

6、3 0.32 31 1,000 0.49 NL32 （B） 1.5 51 2.5 NL42 （B） 0.61 2.9 70 5 （A） - 0.7 M Pa & 7 bar 供 气 压 力（B） - 0.55 M Pa & 5.5 bar 供 气 压 力（C） - 0.41 M Pa & 4.1 bar 供 气 压 力气动马达选择1AM （A），则输出功率0.33KW，扭矩0.31Nm，耗气量35.1m3/h。2.2.5 计算结果 供应物资量需求计算结果如表3所示表3 主要参数计算序号名称需求量备注1. 产热量产热功率：1.19kJ/s总热量：5.12105kJ12人；5天；2个30W照明。化

7、学反应热仅取制氧热。2. 产湿量总产湿水量：86.4kg3. 管道流阻管道流阻：Rm=0.8Pa/m;1.2Pa;百叶窗流阻（2个）：6.2Pa干燥器：8.4pa换热器：12.22Pa净化器：13.11PaCO、CO2去除器：15Pa总计：62.3Pa4. 氧气量氧需求:44.2kg高压氧气瓶（40L）：2个安全系数取1.2；高压氧按43Mpa存贮。5. 二氧化碳41.85kg；CO2吸附剂（Ca（OH）2：70.38kg6. 有毒气体2.2.6矿井避难生命保障系统物流分析如图3所示图3 系统物流分析图2.3 各部件功能及设计2.3.1 过滤器选配图4各种风帘式过滤器。图4过滤器过滤器技术要求

8、：空气流阻：小于10Pa；过滤网径：小于15um；2.3.2 CO、CO2去除器和干燥器干燥器与CO、CO2去除器的结构一样，如图5所示。CO2的产生量流流量很小，只有4.3ml/s，因此不需要特别的措施进行强化吸附。图5二氧化碳吸附罐。图5 二氧化碳吸附罐图6 钠石灰（主要成分Ca（OH）2和CaO）图7 CO吸附剂图6 为CO2吸附剂，图7CO吸附剂。2.3.3 无电空调无电空调主要由两部分组成，一部分为气动马达，另一部分为航天专用制冷剂，气动马达是利用制冷剂驱动气动马达，输出轴功。a. 气动马达结构如图8所示，是依靠高压气流气室内的叶片转动，从而带动主轴转动输出轴功。图8 气动马达原理示

9、意图气动马达选择嘉仕达1AM （A）型技术指标为输出功率0.33KW，扭矩0.31Nm，耗气量35.1m3/h。实物如图9所示图9 嘉仕达气动马达换热器选择换热器采用板翅式换热器，结构如图10所示。图10 空调上的蒸发器蒸发换热器技术指标在风速小于2m/s条件下，换热热负荷应大于7kJ/s；出口截面积应为小于0.5*0.22.3.4 高压氧单元设计高压氧供给（暂称）是利用储备的高压氧气瓶，向舱内供氧的方式。高氧氧单元如图11所示，主要由高压氧气瓶、压力表、安全阀、手动截止阀、减压阀组成。1高压氧气瓶，2压力表，3安全阀，4手动截止阀，5减压阀图11 高压氧供给流程其工作过程：1高压氧气瓶存贮氧气，通过4截止阀控制供氧量。2压力表供检修人员了解氧气情况和避难人员了解氧存量，3安全阀防爆。高压氧气瓶技术指标工作压力：42Mpa；容积：40L；2.3.5 轴流风机选择电动轴流风机技术非常成熟，依照流阻损失匹配风机即可。选择：直流电动风机技术指标：扬程压力：大于50Pa；电机电压：12V；电流：小于3A。直流风机如图14所示图12 轴流风机3 结论 综合上述分析计算以及结构设计，本生命保障系统的设计可以满足技术要求。