專利名稱：一種空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在特殊外環(huán)境威脅到人生命延續(xù)條件下(如煤礦事故、軍事掩體等無(wú)電力供應(yīng)情況下)，最大限度維持人的生存條件而采用的一種空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)礦井內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)安全事故，嚴(yán)重威脅到礦工的生命安全，很多礦工因此而喪生。分析其中死亡的原因，大部分是因?yàn)椴荒芗皶r(shí)撤離而又得不到及時(shí)的救援所造成， 還有部分人員因窒息而喪生。發(fā)生礦難之后，礦井無(wú)法通風(fēng)，礦井內(nèi)持續(xù)高溫，且co、co2的含量會(huì)升高，因此在礦井下安置密閉的救生艙，在無(wú)電力供應(yīng)情況下?tīng)I(yíng)造人能夠生存的環(huán)境，為救援爭(zhēng)取更多的時(shí)間顯得格外重要。當(dāng)發(fā)生礦難之后，井下未能逃離的人員可以躲進(jìn)救生艙等待救援，艙內(nèi)存放一定的食物、飲用水、氧氣以及各種應(yīng)急救生工具、藥品，并維持人生存的必要條件。井下發(fā)生礦難之后由于供電系統(tǒng)癱瘓，井下通風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行，溫度會(huì)升高至 40°C甚至更高。目前制冷方式很多，但是礦難發(fā)生之后，井下供電系統(tǒng)癱瘓，常規(guī)的壓縮式制冷系統(tǒng)不再適用。也有人提出在井下采用儲(chǔ)存冰塊在礦難發(fā)生后依靠冰的熔化吸熱制冷的方案，但是這種方案存在平時(shí)維持儲(chǔ)存冰的耗電量比較大和蓄冰技術(shù)難度比較大的弊端。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于井下救生艙的空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，使艙內(nèi)空氣環(huán)境控制在被救生者適宜生存條件之下， 為礦難營(yíng)救爭(zhēng)取更長(zhǎng)的時(shí)間。技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，主要由CO2儲(chǔ)液罐、手動(dòng)閥、回?zé)崞?、恒壓閥、平行流蒸發(fā)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)風(fēng)扇、CO吸附劑、CO2吸附劑和救生艙本體構(gòu)成，所述CO2儲(chǔ)液罐設(shè)置于所述救生艙本體的外部，所述CO2儲(chǔ)液罐的外部設(shè)置有保溫夾套；所述手動(dòng)閥、回?zé)崞?、恒壓閥、平行流蒸發(fā)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)風(fēng)扇、CO吸附劑和 CO2吸附劑設(shè)置于所述救生艙本體內(nèi)部；所述CO2儲(chǔ)液罐與所述手動(dòng)閥、回?zé)崞?、恒壓閥、平行流蒸發(fā)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)風(fēng)扇依次順序連接，然后再與所述回?zé)崞鬟B接，最后通過(guò)所述保溫夾套與外部相通；所述CO吸附劑和CO2吸附劑設(shè)置在所述氣動(dòng)風(fēng)扇的背部。為了方便平流蒸發(fā)器內(nèi)壓力超出許可值時(shí)進(jìn)行泄壓，在平行流蒸發(fā)器出口還設(shè)置有背壓調(diào)節(jié)閥，所述背壓調(diào)節(jié)閥與所述手動(dòng)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)設(shè)置。所述恒壓閥與所述平行流蒸發(fā)器之間設(shè)置有壓力表。救生艙本體上設(shè)置有單向風(fēng)門，當(dāng)艙內(nèi)壓力高于艙外即開(kāi)啟，以向外排出過(guò)壓氣體。利用該系統(tǒng)進(jìn)行空氣冷卻除濕與凈化方法，具體包括如下步驟將液態(tài)CO2存儲(chǔ)于儲(chǔ)液罐中，當(dāng)?shù)V難發(fā)生后，被困井下人員進(jìn)入救生艙后關(guān)閉密封艙門，打開(kāi)手動(dòng)閥后，液態(tài)CO2制冷劑進(jìn)入所述救生艙本體內(nèi)部后，液態(tài)CO2流經(jīng)回?zé)崞鳎诨責(zé)崞髦信c完成救生艙冷卻除濕和驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)功能后的氣態(tài)CO2進(jìn)行換熱，使液態(tài)CO2過(guò)冷以提高其單位制冷能力；過(guò)冷后的液態(tài)CO2由恒壓閥節(jié)流，以控制進(jìn)入平行流蒸發(fā)器中的CO2液體蒸發(fā)壓力，成為恒壓下的氣液兩相流進(jìn)入平行流蒸發(fā)器吸收救生艙內(nèi)熱量氣化，氣化后壓力為 0. 75士0. 05MPa的CO2氣體，在平行流蒸發(fā)器出口并聯(lián)設(shè)置有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和背壓調(diào)節(jié)閥，經(jīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制氣化量，并驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，使流經(jīng)CO吸附劑和CO2吸附劑及平行流蒸發(fā)器的艙內(nèi)空氣循環(huán)，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)空氣的降溫除濕與凈化；當(dāng)平流蒸發(fā)器內(nèi)壓力超出許可值時(shí)，與所述手動(dòng)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的背壓調(diào)節(jié)閥自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)行泄壓；驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇后的低壓0)2氣體與從儲(chǔ)液罐出來(lái)的液態(tài)CO2換熱后再通過(guò)CO2儲(chǔ)液罐的保溫夾套后排入艙外空間。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是1、本實(shí)用新型利用CO2和氣動(dòng)風(fēng)扇結(jié)合的空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，利用儲(chǔ)存于井下的液態(tài)CO2節(jié)流、蒸發(fā)，為救生艙提供必要的冷量，同時(shí)利用氣化后仍具有0. 75 士0. 05MPa壓力的CO2氣體驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇，使通過(guò)CO吸附劑以及CO2吸附劑的艙內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)空氣的降溫除濕與空氣的凈化，同時(shí)， 流動(dòng)的空氣能夠使室內(nèi)溫度分布均勻，避免出現(xiàn)局部溫度冷熱不均的現(xiàn)象；2、制冷過(guò)程中， 本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)具有自適應(yīng)功能，根據(jù)被救生者對(duì)冷量的需求來(lái)調(diào)節(jié)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥， 控制CO2液態(tài)制冷劑在平行流蒸發(fā)器中的吸熱氣化量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度的目的，使定量?jī)?chǔ)存的液態(tài)CO2制冷劑在保證人生命極限情況下達(dá)到最長(zhǎng)時(shí)間的使用，以維持更長(zhǎng)的救援時(shí)間；3、在發(fā)生礦難時(shí)，本實(shí)用新型在沒(méi)有電源以及蓄電池的情況下可以正常使用，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，無(wú)需任何動(dòng)力便可以維持救生艙內(nèi)的溫度以及空氣品質(zhì)。

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的流程圖；圖2救生艙CO2制冷系統(tǒng)壓_焓示意圖；圖2中的字母代表CO2制冷劑在各個(gè)部位的工作狀態(tài)點(diǎn)，與圖1中所標(biāo)位置相對(duì)應(yīng)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)一個(gè)最佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。如圖1所示，一種用于井下救生艙的空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，由CO2儲(chǔ)液罐1、手動(dòng)閥2、回?zé)崞?、恒壓閥4、平行流蒸發(fā)器5、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥6、背壓調(diào)節(jié)閥7、氣動(dòng)風(fēng)扇8、C0吸附劑9、CO2吸附劑10、壓力表11、保溫夾套12、單向風(fēng)門13和救生艙本體14構(gòu)成。液態(tài)CO2 存儲(chǔ)于保溫夾套12中的儲(chǔ)液罐1中，打開(kāi)手動(dòng)閥2后，狀態(tài)為a(見(jiàn)圖2壓-焓示意圖)的液態(tài)CO2制冷劑流經(jīng)回?zé)崞?，在回?zé)崞?中與狀態(tài)為e的氣態(tài)CO2進(jìn)行熱交換，使液態(tài)CO2 過(guò)冷為b狀態(tài)，而氣態(tài)CO2過(guò)熱為f狀態(tài)，過(guò)冷后液態(tài)CO2由恒壓閥4節(jié)流，成為恒定壓力為 0. 7MPa的氣液兩相混合狀態(tài)c進(jìn)入平行流蒸發(fā)器5，在平行流蒸發(fā)器中吸收救生艙的熱量而氣化為狀態(tài)d，狀態(tài)為d的氣態(tài)CO2再由手動(dòng)調(diào)節(jié)閥6控制流量，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇8，使流經(jīng) CO吸附劑9和CO2吸附劑10至平行流蒸發(fā)器5的艙內(nèi)空氣循環(huán)，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)空氣的凈化與降溫除濕，同時(shí)，空氣的循環(huán)流動(dòng)使艙內(nèi)溫度更趨于均勻。出氣動(dòng)風(fēng)扇狀8狀態(tài)為e的CO2氣體經(jīng)回?zé)崞?吸收液態(tài)CO2狀態(tài)為a的部分顯熱而溫升至狀態(tài)f，此后通過(guò)保溫夾套12排出艙外。背壓調(diào)節(jié)閥7所在的旁通管路主要是考慮系統(tǒng)安全，當(dāng)恒壓閥4調(diào)節(jié)失靈或出現(xiàn)故障以及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不當(dāng)如關(guān)閉，會(huì)引起平行流蒸發(fā)器5壓力過(guò)高，為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，系統(tǒng)配置了旁通管路，并由背壓調(diào)節(jié)閥來(lái)控制，當(dāng)背壓調(diào)節(jié)閥7入口端壓力超過(guò) 0. SMPa后，背壓調(diào)節(jié)閥7自動(dòng)開(kāi)啟，旁通部分高壓CO2氣體。在控制方面當(dāng)艙內(nèi)熱負(fù)荷增加或減少后，平流蒸發(fā)器5中的液態(tài)CO2氣化量會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，恒壓閥4可根據(jù)其出口壓力的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)其開(kāi)度，也就是自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入平流蒸發(fā)器5的供液量，當(dāng)壓力升高時(shí)，自動(dòng)減小閥的開(kāi)度，反之自動(dòng)增加開(kāi)度，以此來(lái)控制進(jìn)入平流蒸發(fā)器5的液態(tài)CO2的流量。除此，系統(tǒng)還具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能，被救生者可根據(jù)艙內(nèi)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制CO2液態(tài)制冷劑在平行流蒸發(fā)器5中的吸熱氣化量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度的目的，同時(shí)也可為了延長(zhǎng)維持生成的條件，使定量?jī)?chǔ)存的液態(tài) CO2制冷劑在保證人生命極限情況下達(dá)到最長(zhǎng)時(shí)間的使用，可將手動(dòng)調(diào)節(jié)閥6關(guān)小或間斷使用，以達(dá)到更長(zhǎng)的救援時(shí)間。另外救生艙本體除了正常的進(jìn)出密封門外，還需設(shè)置一單向風(fēng)門13，此單向風(fēng)門工作過(guò)程是當(dāng)艙內(nèi)壓力高于艙外即開(kāi)啟，以向外排出過(guò)壓氣體。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本實(shí)用新型，但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求1.一種空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，其特征在于主要由CO2儲(chǔ)液罐(1)、手動(dòng)閥O)、回?zé)崞?3)、恒壓閥(4)、平行流蒸發(fā)器(5)、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)、氣動(dòng)風(fēng)扇(8)、C0吸附劑(Q)XO2 吸附劑(10)和救生艙本體(14)構(gòu)成，所述CO2儲(chǔ)液罐(1)設(shè)置于所述救生艙本體(14)的外部，所述CO2儲(chǔ)液罐⑴的外部設(shè)置有保溫夾套(12)，所述手動(dòng)閥O)、回?zé)崞?3)、恒壓閥(4)、平行流蒸發(fā)器(5)、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)、氣動(dòng)風(fēng)扇(8)、C0吸附劑(9)和CO2吸附劑(10) 設(shè)置于所述救生艙本體(14)內(nèi)部；所述CO2儲(chǔ)液罐(1)與所述手動(dòng)閥O)、回?zé)崞?3)、恒壓閥G)、平行流蒸發(fā)器(5)、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)和氣動(dòng)風(fēng)扇(8)依次順序連接，然后再與所述回?zé)崞鳍沁B接，最后通過(guò)所述保溫夾套(12)與外部相通；所述CO吸附劑(9)和CO2吸附劑(10)設(shè)置在所述氣動(dòng)風(fēng)扇(8)的背部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，其特征在于在平行流蒸發(fā)器(5) 出口還設(shè)置有背壓調(diào)節(jié)閥(7)，所述背壓調(diào)節(jié)閥(7)與所述手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(6)并聯(lián)設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種空氣冷卻除濕與凈化系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)由CO2儲(chǔ)液罐、手動(dòng)閥、回?zé)崞?、恒壓閥、平行流蒸發(fā)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、背壓調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)風(fēng)扇、CO吸附劑、CO2吸附劑、壓力表、保溫夾套、單向風(fēng)門和救生艙本體構(gòu)成。本實(shí)用新型采用CO2和氣動(dòng)風(fēng)扇結(jié)合的空氣冷卻系統(tǒng)，利用液態(tài)CO2蒸發(fā)吸熱為井下救生艙提供必要的冷量，并且，氣化后的高壓氣體可以為氣動(dòng)風(fēng)扇提供動(dòng)力，使救生艙內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)CO吸附劑以及CO2吸附劑來(lái)實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)空氣的降溫除濕與空氣的凈化，在發(fā)生礦難時(shí)，本實(shí)用新型在沒(méi)有電源以及蓄電池的情況下可以正常使用，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，無(wú)需任何動(dòng)力便可以維持救生艙內(nèi)的溫度以及空氣品質(zhì)。
文檔編號(hào)E21F11/00GK201943739SQ201020660768
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者周榮輝, 孫長(zhǎng)健, 李彥軍, 杜塏 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 南京久鼎制冷空調(diào)設(shè)備有限公司