空气净化制冷系统计算书.docx

硐室空气净化系统配置理论计算由于避险人员在密闭的避难硐室中长时间进行呼吸所产生的 CO2 及避险人员由避难硐室 外带入的CO气体等，导致硐室内生存条件恶化，必须对这些气体进行处理按国家有关规定 要求，处理二氧化碳的能力不低于0.5升/分钟•人，处理一氧化碳的能力应能保证在20分钟 内将一氧化碳浓度由 0.04%降到 0.0024%以下空气净化方式：对CO2及CO气体的处理主要采用药剂吸附、催化的方式，空气净化能力指标：-对CO2的吸收（排除）能力不低于每人0.5L/min ；-对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/20min ；-96小时内避难硐室内CO2 v 1.0% ;-96小时内避难硐室内CO v 24ppm ;一、CO2净化计算（1）CO2吸收的换气量计算不管硐室空间有多大，假设硐室内人数为N，每分钟每人产生的CO2为0.5L，空气 净化机的换风量为 Qm3/h.当空气净化机开始工作后，起始的CO2浓度为零，随着CO2的不断进入，CO2浓 度随之涨高；同时进入进入空气净化机的空气中CO2含量也不断增高，CO2被吸附的 速度也越来越快（由于CO2被吸收剂吸收的相当完全，基本所有经过吸收剂CO2全部 被吸附），当净化机对CO2的吸收速度达到0.5NL/min时，进入硐室和被吸附的CO2 达到平衡，硐室内CO2浓度P%不再升高，这时，只要该平衡的浓度P%不超过1%，就符合要求。

据此，得出以下公式：服务科学中心N*0.5 = 1000*Q*P%/60P%<1%则得出净化机的最小风量为：Q>3Nm3/h也就是说净化机换风量大小只和硐室内的人数有关，只要换风量数值超过硐室人数的 3 倍就可以满足要求理论计算要求我们选用的空气净化机，平均一台在去除C02时时的最大风量可以达到400m3/h，可 以满足最多100人的净化CO2的需要但同时，实际测试中， CO2 的净化能力又确实和需要净化的空间相关，那是因为净化机在净化时，吹出的干净空气的距离是有限制的，这也就导致 了实际上空气净化机会在一定的空间内形成一个空气循环超出这个范围，净化的效果就 非常不明显了实测我们的净化机，在空气净化时，最远覆盖的距离为 12 米左右(取决于吸收剂 类型和堆积高度)，这时以硐室宽度5m，高度平均3m，安全系数1.2倍计算，CO2净化的覆盖空间确定为 150m3.)(2)CO2吸收剂数量计算去除方法： CO2 处理采用碱石灰吸附，具体吸收方法为通过空气净化机的空气循环，使含有 CO2 的空气经过碱石灰吸附剂，通过温和的化学反应将 CO2 吸附，从而达到去除 CO2 的目的设计标准：按照每人每小时呼出30L CO2计算，其密度为1.977g/L。

防护时间为96小时用量计算：服务科学中心每人 96 小时呼出 CO2数量为：30x96=2880 ( L )二 5.7 ( kg ); 使用的CO2吸收药剂对CO2的收率为35%每人96小时需配备的CO2吸收药剂为：5.7/35%=16.3(kg)考虑到备用系数1.2倍，每人需配备CO2吸收药剂为：16・3x1.2=20(kg)二、CO净化计算(1)CO净化换方法说明在密闭空间的人员会产生微量CO,累计一定时间后，会达到一定的浓度；另外，从硐 室外部进入到内部的人员也可能带入一部分CO气体为避免CO气体对人员的伤害，需要对 硐室内部的CO气体进行清除具体吸收方法为通过空气净化机的空气循环，使含有CO的空 气经过贵金属催化剂，将CO催化成CO2，在进一步利用CO2吸收剂将CO2吸附，从而达 到去除 CO 的目的在计算净化机风量时需要首先确定CO催化剂的类型和堆积厚度本计算适用条件为：服务科学中心使用上海岚晟公司生产的硐室用 CO贵金属催化剂，配合中科院上海高等研究院生产的ZKJH-1-OO14LF型空气净化机，催化剂堆积高度为2.5cm去除方法：CO处理采用贵金属吸收，具体吸收方法为通过空气净化机的空气循环，使含 有CO的空气经过贵金属催化剂，将CO催化成CO2，在进一步利用CO2吸 收剂将CO2吸附，从而达到去除CO的目的。

设计标准：对CO的去除能力不低于在20分钟内将CO含量从400ppm降至24ppm 以下用量计算：CO催化剂用量的与催化剂本身的性能、风机的风量、空间内循环状况密切相关，对 于催化剂本身的性能，主要是指定空速下的转化率，即在某指定空速下，催化剂对CO的 催化转化能力，应该基于此计算催化剂的用量假定如下参数：V,硐室空间，单位m3 ；m,催化剂质量，单位kg ；P，催化剂表观密度，单位kg/m3;Vcat，催化剂体积，单位m3，Vcat=m/p;Q，风机风量，单位m3/h ；Sv，空速，单位h-1 ；Cr，单次转化率，是指一定浓度CO气体穿过催化剂床层后，被转化掉的CO所占的比例；Cn，CO气体浓度，单位ppm，下标n=0,1,2，…n从空速定义可知，有如下公式：Sv 二 2Vcat指定催化剂用量的情况下，风机风量Q越大，空速越大对于催化剂的处理能力而言，空速越大，单位时间要处理的气体量就越大假定某一空速下，催化剂对气体的转化率是Cr，要脱除V空间内的CO气体，气体初始浓度400ppm，目标浓度24ppm时间间隔设定为分钟，有如下计算过程：时间t=0min时，舱内初始浓度为C0=400ppm ；时间t=1min时，舱内CO浓度为C1 :( Q )V - Q x Cr60Vk 丿时间t=2min时，舱内CO浓度为C2 :C 广 400 *C = 400 X2( Q )V - Q x Cr60VI 丿以此类推，时间二n分钟时，舱内CO浓度为Cn :C = 400 xn( Q )V - M x Cr60Vk 丿若n分钟时，Cn<24ppm，则说明CO从400ppm降到24ppm的时间是n分钟，如果n小于20分钟，则满足要求。

Cr的数值取决于催化剂的性能指标，不同空速下，Cr值不同选用上海岚晟贵金属催化剂的空速比见下表:我们选用的空气净化机，平均一台在去除CO时时的最大风量可以达到800m3/h，按照以上计算公式和空速比表格，结合CO催化的实测结果，硐室生存室体积及布置的空气净化机最大换气量，可计算得出下表：硐室人数(人)硐室牛存室 参考体积(m3 )理论计算需要 最小换气量(m3/h )实际配备空气净化机 最大换气量(m3/h )贵金属型CO催化剂(kg)401209451600105015011801600146018014171600168024018892400201003002362320024表3硐室人数与CO催化剂数量对照表注：以上硐室生存室实际体积计算按照如下方式计算，仅供参考：1. 生存室面积按照人均 1.2m2 计算（备用系数 1.2）2. 硐室宽度4m，拱高3.5m，起拱线1.5m 1-5m4m三、空气净化机耗气量计算使用方法：本设计采用空气净化机用气动马达驱动，动力为压缩空气在硐室内分为两种用法4m空气净化制冷一体机与蓄冰空调的蓄冰箱相连，在空气净化的同时，将蓄冰箱内的 储存的冷量定量输送到硐室内部。

在 CO2 时，只有空气净化制冷一体机工作，使用 0.15Mpa 气源压力，节省耗气 量； 另外硐室内配备单一空气净化机，只在去除 CO 或其他需要快速换气的情况下使 用；- 在去除 CO 时，需要空气循环量达到最大值，提高去除速度，此时，将硐室内空气 净化制冷一体和单一空气净化机全部开启，使用 0.5Mpa 气源压力，使换气量达 到峰值，实现快速去除 CO 的目的净化机技术指标：空气净化机型号：ZKJH-1-0014LF正常除CO2出风量：400m3/小时最大除CO出风量：>800m3/小时正常除CO2供气压力：0.15Mpa最大除 CO 供气压力： >0.5Mpa正常除CO2耗气量：40L/min最大除 CO 耗气量： 80-100L/min覆盖空间： 150m3覆盖空间： 70m3压缩空气备用量计算：- 气源压缩空气采用 60L 气瓶，每支气瓶内可用空气体积为：V°=60x130=7800L- 空气净化制冷一体机在长时间连续去除 CO2 时，供气压力调整为 0.15Mpa ，耗气量40L/min，按96小时设计；压缩空气需求量：96x60x40=230400L需要配备钢瓶数： 230400/7800=30（ 瓶）-空气净化机在去除CO时，供气压力调整为0.5Mpa，耗气量100L/min，按照硐室 内每12小时开启20分钟去除CO —次设计，共计去除8次；压缩空气需求量： 8x20x100=16000L需要配备钢瓶数： 16000/7800=2（ 瓶）考虑到备用系数1.2倍，净化机需配备压缩60L空气钢瓶数量为：空气净化制冷一体机（参加去除CO2和CO）: 1.2x （ 30+2 ） =38瓶单一空气净化机（只参加去除CO）: 1.2x2=3瓶所以，得出下表：硐室人数空气净化制冷一体机单一空气净化机60L压缩空气钢瓶（人）（台）（台）（个）401141501141601141802179表 4 硐室人数与空气净化机、钢瓶数量对照表硐室降温系统配置理论计算(1)制冷方法由于避险人员在密闭的避难硐室中长时间生活，由于人体温度通过皮肤进行散热，以及来 自于外部空间的热源传入而形成温升；另一方面，由于人体自身呼出饱和湿度的气体，以及人 体自身汗液蒸发的湿度导致硐室内湿度增大。

由此，需设置降温除湿装置进行控制和调节 控制指标：空气温度S35°C;额定防护时间不低于 96 小时，设备及装置备用系数 1.2 倍制冷方式：温湿度调节采用防爆本安型矿用防爆空调机，其工作原理是正常状态下，防爆空调 机压缩制冷，其冷量储存在制冰机冰柜内，将制冰机中的水冷冻成-20C的冰；灾 变发生时，防爆空调机停止工作，通过与蓄冰空调的蓄冰箱相连得空气净化制冷一 体机，将蓄冰箱内的储存的冷量定量输送到硐室内部采用ZLF-4.3/380型煤矿救生舱用防爆空调装置，参数如下：b) 蓄冰空调制冷量： 4300Wc) 蓄冰空调制冷功率： 3000Wd) 最大蓄冰维持量： 5000kge) 蓄冰温度： -20C图 1 蓄冰空调及空气净化机组合示意图(2)蓄冰箱容积设计硐室内热源主要为人体产热和吸附二氧化碳产热：a) 人体产热以硐室内人员最高散热量为120W算，硐室内N人96小时的散热量为：H=120x3600x96xN=41.5NMJb) 吸附二氧化碳产热按照N人避难硐室设计，每人需要二氧化碳吸附剂20Kg，每公斤二氧化碳吸附剂处理 产生热量 100KJ，产。