高海拔地区室内富氧浓度安全试验研究

室内富氧可以改善人在高海拔地区的缺氧状况,同时也会带来火灾危险,室内富氧的安全控制已成为重要的研究课题.文章对高海拔地区室内环境富氧条件下滤纸的燃烧速度和安全富氧浓度上限进行了试验研究,并对高海拔地区的富氧安全问题进行了分析.结果表明,在不同海拔地区,室内环境维持相同的氧分压时,滤纸的燃烧速度会随着海拔的升高而显著增加,如果不考虑当地的海拔高度而只以氧分压作为参考会带来火灾危险,但存在富氧的安全氧浓度上限,该氧浓度上限值与环境压力的关系为Y=27.91×exp(-P/44.78)+20.09;海拔不同,富氧到安全氧浓度上限时所对应的相当海拔也不同,该相当海拔与实际海拔的关系为H’=-0.68841+0.63893H+0.0048H2;在海拔高度低于5.55km的地区,通过对室内环境富氧可以安全地将相当海拔降低到3km以下.     

高原低气压环境局部弥散供氧特性

基于实验和模拟研究了高原低气压环境富氧室内局部弥散供氧圆形出氧口供氧特性.结果表明,高原低气压环境局部弥散供氧流动轴向最大速度和氧气摩尔浓度均随轴向距离增加而衰减,且在轴向0~1.5m范围内具有很大的速度梯度和浓度梯度.不同海拔高度上弥散供氧形成的富氧区域形状是相似的,为"半椭圆"形,经分析得到了富氧面积随出氧流量与氧气扩散系数变化关系式.相同流量的富氧采用双出氧口弥散形成的富氧面积比单出氧口弥散形成的富氧面积少,且海拔越高富氧面积减少量越大.以上研究结果可为高原低气压环境富氧室供氧设备布置、安装,检测装置设计提供参考.     

低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响

室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求，同时也会带来额外的火灾隐患。该文模拟高高原低压富氧环境，研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0%、 27.0%、 33.0%和39.0%)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响，分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化。实验结果表明：在低压常氧环境下，纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了3.6%和7.8%,有焰燃烧时间分别增加了46.8%和197.0%,涤纶熔滴燃烧时间增加了3.0倍。随着氧浓度增大，2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短，火焰高度有所增加，质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加。涤纶燃烧效率提高了68.1%,总热释放量增加了1.2倍，且熔滴燃烧时间增加了3.1倍，纯棉燃烧变化则不明显。若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据，则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0%的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当。     

不同氧气浓度煤样耗氧特性实验研究

在不同氧气浓度下煤的耗氧速度不同,从而使煤的自燃性产生差异.通过在不同氧气浓度条件下对煤样进行程序升温氧化实验,测定分析煤样在不同温度时的耗氧速度,研究氧气浓度对煤氧化自燃性的影响关系,提出了低氧气浓度条件下,煤样在不同温度时的耗氧可分为扩散耗氧和化学动力耗氧两个阶段.并根据实验数据分析,得出煤的耗氧速度与氧气浓度的1.149次方成正比.图4,表2,参7.     

人工增压技术的高海拔矿井通风系统

针对高海拔矿井生产存在严重的高原降效和人身健康安全问题,从矿井通风系统入手,选择压入式通风方式,采用人工增压和局部增压技术、调整巷道通风阻力、提高矿井内部空气压力以改善生产劳动环境;修正需风量、风机风量、风机风压等矿井通风参数,使矿井通风设备符合高海拔矿井通风系统要求.实例表明,基于人工增压技术的压入式通风系统应用于高海拔矿井是可行的.该研究为高原低气压、缺氧环境矿井的安全生产及可持续发展提供了技术参考.     

煤粉富氧燃烧锅炉改造的热力计算研究

以四种不同容量锅炉为研究对象,分析了空气气氛锅炉进行富氧燃烧改造的可行性,以及改造前后热力性能参数的变化情况.研究表明:在结构不改变的条件下,空气气氛锅炉可以通过调整循环倍率实现富氧燃烧,但是由于CO2的高热容,因此导致受热面吸热不均匀和烟气流速大幅度降低,影响整个锅炉的安全运行;有针对性地提高烟气流速和减小受热面面积可以达到实现富氧燃烧锅炉改造的目的.结果表明:锅炉经富氧燃烧改造后各参数达到与空气近似的热力性能,其容积热负荷和截面热负荷与空气气氛相比降低了0.7%~2.5%,烟气量降低20%左右,而锅炉热效率可增加0.42%~4.10%.     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169；两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素；合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

外加直流电场对PdSnOxMIS型氧探测器氧吸附行为影响的研究

研制成了一种新型的Pd-SnOxMIS结构型氧探测器.这种探测器能在室温下探测小于0.1乇的氧分压.本文简扼报告了这种器件的结构、制造工艺和氧吸附与消吸附特性,着重阐述外加直流偏压对器件氧吸附行为的影响.实验结果表明:在实验氧分压范围内,正向直流偏压会抑制器件的氧吸附响应,负向直流偏压会增加器件氧吸附响应.文中还对这种电吸附行为进行了讨论.     

氧的顺磁分离技术及其应用研究

食品保鲜库的降氧是降低呼吸作用,延长贮存寿命的重要措施,当前实际中采用的抽气充氮、燃烧化学药品等方法来降低氧分压,往往有设备投资大、成本高等缺点。本文提出利用氧的顺磁特性来分离以达到降低氧分压。设计了多种分离装置,并对分离效果进行检测,证明一级分离可降低2—4%的氧,显示该项技术的应用前景。它不仅可以用于保鲜贮存,还可利用富氧端供医院及高原缺氧地区急救之用。     

玻璃熔窑富氧燃烧的计算

本文导出了油重及天然气在富氧条件下燃烧的一些计算方程,并用热平衡方法分析了富氧燃烧对玻璃熔窑的影响。指出了对低热值的燃料及热回收系统工作效率较低的熔窑,采用富氧燃烧会收到明显的效果。     

高海拔隧道施工氧含量变化及供氧方法

论文针对高海拔隧道低压缺氧威胁施工安全的问题,基于氧气质量守恒和等效气管氧分压两种方法分析了高海拔隧道施工供氧标准,并在海拔4232m的雀儿山隧道开展洞口与掌子面温度、气压和氧含量长期监测。结果表明：实测洞口氧气密度比理论分析低4.93%,而实测气管氧分压比理论分析低0.6%,等效气管氧分压方法更适用于高海拔缺氧程度预测。洞口与掌子面温度和大气压力呈夏季高、冬季低的季节性波动,隧道掘进1500m以后,在保证良好通风条件下,掌子面比洞口气管气氧分压平均低0.46kPa,随着推进距离继续增大,气管氧分压降低不明显。现场测试发现弥散式供氧方法能够有效增加施工区域的氧气含量,但供氧需求量大,施工建议采取弥散式供氧、个人携氧与移动式吸氧车供氧相结合的方式,保障隧道施工人员的氧气需求。     

西藏高原环境下点式感烟火灾探测器的灵敏度

为研究西藏高原低压低氧环境下烟雾浓度和点式感烟火灾探测器灵敏度的变化,在拉萨和合肥两地标准实验间中,进行国家标准试验火正庚烷火和棉绳阴燃火实验,并对烟雾浓度进行了模拟.研究发现烟雾浓度主要受燃烧质量损失速率的影响,而在拉萨和合肥相同质量损失速率实验产生烟雾浓度近似相等;高原环境对点型散射式光电感烟火灾探测器灵敏度影响较大,对点型离子感烟火灾探测器灵敏度影响不明显.     

弥散供氧流动特性及其富氧效果

研究了大空间局部圆形出氧口弥散供氧流动特性及其富氧效果.弥散供氧轴向最大速度和氧气轴向最大浓度均随轴向距离增加而衰减,且在轴向x=0~0.6 m范围内具有很大速度梯度和浓度梯度.不同出流速度下弥散形成的富氧区域形状是相似的,较小管径下富氧区域下游的浓度轮廓更接近“半椭圆”形,弥散范围更大;拟合得到富氧区域外边界扩展半宽度随轴向距离变化的关系式及富氧面积随出流流量变化的关系式.相同流量的富氧采用双出氧口弥散形成的富氧面积比单出氧口弥散形成的富氧面积减少约10%;相同流量的富氧以6 mm管径弥散形成的富氧面积比8 mm管径的富氧面积增加约10%.     

炉内氧气含量对竹材炭化的影响

竹材炭化过程中,炭化温度和炭化时间是两个重要的工艺参数,但还必须考虑炉内的氧气含量。通过调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炉内氧含量对竹材炭化的影响。结果表明：炉内氧分压增加,得炭率下降。因此传统土窑炭化时应严格控制进入炉内的氧气含量,形成缺氧的高温热解环境,防止竹炭自燃,使竹材在平衡氧分压（中性）或还原性高温气氛中炭化。     

钢表面化学气相沉积TiC薄膜的高温腐蚀动力学分析

探讨了在Ｏ２＋Ｂｒ２＋Ａｒ气氛中，耐热纲表面化学气相沉积碳化钛薄膜的高温腐蚀行为与碳化钛的组织形态、腐蚀温度、气氛中的氧分压和漠分压的关系。发现高温腐蚀主要是碳化钛薄膜和基体中铁的氧化，在沉积温度和碳／钛比高时获得的致密的ＴｉＣ组织，更抗高温氧化。还发现氧化速率与腐蚀温度、气氛中的氧分压和滇分压的增高而增大，特别是气氛中的溴，少量添加即可明显增大氧化速率，澳通常起催化作用。     

低压环境下航空电缆点燃性能及烟气特性

分别在海拔4290 m的高高原航空安全实验室与海拔470 m的民机火灾科学与安全工程重点实验室开展了FXL型航空电缆低压与常压条件下的燃烧实验.测量电缆的燃点、点燃时间、烟密度、CO、CO2、O2和氧指数及质量损失速率的变化规律,分析了低压环境对FXL电缆护套层和绝缘层燃烧特性的影响.实验结果显示,低压下的点燃温度和时间均大于常压,其次,低压环境导致电缆不完全燃烧且化学反应不充分所以烟密度小,而且航空电缆材料的发烟量比较大,因此飞机舱内发生电缆火灾,需在60 s左右及时扑灭;再者,低压环境中燃烧的质量损失速率更小,而且受氧浓度的影响力更小;此外,低压下燃烧时间更短,而且氧浓度更低.研究结果揭示了低压环境下飞机电缆燃烧特性,可为预防飞机电缆火灾、增强航空电缆安全性能提供参考.     

快速气压变化及呼吸纯氧对耳气压功能和听力的影响

观察了经快速气压变化、呼吸纯氧后耳气压功能和听力随时间变化的情况。被试者提前舱内吸氧并利用低压舱营造快速气压变化环境,对其进行低压舱耳气压功能检查试验,试验前后行主观感觉记录、耳镜检查、声抗导检查(包括鼓室导抗图、声反射阈及咽鼓管功能)和纯音测听。对不同试验时间点的声导抗指标和纯音听阈情况进行统计学分析。综合各项检测指标分析各时间点耳气压功能和听阈变化情况,总体看来出舱和出舱3 h各项指标偏离基础值但无显著差异,至出舱24 h基本恢复正常。试验中被试呼吸纯氧后经历快速气压变化对耳气压功能和听力的影响在24 h后基本回复。     

长焰煤贫氧燃烧放热特性参数实验研究

采用差示扫描量热(DSC)法测试了煤田火区和什托洛盖长焰煤在贫氧、不同氧浓度气氛下的氧化燃烧放热过程;并对热流曲线进行了分峰、积分处理;分析了长焰煤氧化燃烧的放热历程;研究了放热特性参数在贫氧不同氧浓度气氛下的变化规律;进而分析了氧气浓度对煤火空间演化过程的影响。研究表明,长焰煤燃烧放热过程主体分为以煤氧化学吸附和挥发分燃烧放热为主的放热阶段A,和以煤焦及半焦高温燃烧放热为主的放热阶段B。在贫氧条件下,随着氧气浓度的降低,阶段A和阶段B的峰值温度T_a和T_b逐渐升高,阶段A的放热量先增大后减小,并在16%时达到最大;阶段B的放热量逐渐减小。研究确定了16%氧气浓度为煤火空间演化的关键氧气浓度。     

金红石(TiO2)单晶体的生长研究

通过对比晶体在不同气氛中生长与退火的结果,研究了焰熔法生长金红石单晶体的工艺条件·结果表明:炉膛气氛是决定晶体能否形成的关键因素,在合适的气氛条件下,晶体易于生长,生长速度范围较宽,可以长成较大尺寸的单晶体,否则,依赖调整(增加或降低)生长速度,不能形成完整的晶体·炉膛气氛中的氧分压大于液固界面(即生长界面)处熔体的氧离解压是生长完整晶体的前提条件;晶体在退火过程中消除热应力,但更重要的是氧化反应,消除氧空位,在氧气氛中退火,可明显缩短退火时间,并能获得呈透明状,微有浅黄色(金红石本色)的金红石单晶体·