Оптимизация теплового режима изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде

Обосновано, что главные перспективы совершенствования изолирующих средств защиты дыхания связаны с химическим способом резервирования кислорода. Для повышения эффективности его использования необходимо задействовать ресурс мертвого слоя хемосорбента и предотвратить спекание гранул кислородсодержащего продукта под действием экзотермического тепла. Это достигается более быстрым импульсным пропусканием выдыхаемого воздуха через лобовые слои хемосорбента и его медленной фильтрацией через остальную часть регенеративного патрона. Для оценки эффективности такого технического решения построена математическая модель регенерации воздуха в изолирующем дыхательном аппарате с неравномерной скоростью фильтрации выдоха через регенеративный патрон. Получены зависимости от времени и координаты концентрации молекул СО2 в воздушном потоке и доли использования защитного ресурса регенеративного патрона. С помощью численных экспериментов определена оптимальная для предотвращения спекания гранул координата скачка скорости фильтрации воздушного потока. В зависимости от величины демпфирования давления на выдохе и вдохе для респиратора РХС определен прирост защитного действия аппарата и рассчитано снижение мощности источников экзотермического тепла в лобовых слоях кислородсодержащего продукта. Полученные результаты подтверждают эффективность рассматриваемых усовершенствований конструкции, благодаря чему могут быть повышены надежность изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде и эффективность использования их защитного ресурса.

1. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования : учеб. пособие / С. В. Гудков [и др.]. – М.: Машиностроение, 2008. – 188 с.

2. Диденко, Н. С. Регенеративные респираторы для горноспасательных работ / Н. С. Диденко. – М.: Недра, 1990. – 160 с.

3. Гудков, С. В. Преимущества использования изолирующих самоспасателей с химически связанным кислородом в угольных шахтах / С. В. Гудков, В. Г. Матвейкин, Г. Г. Шаповалов // Безопасность труда в промышленности. – 2012. – № 11. – С. 40–44.

4. Ехилевский, С. Г. Повышение ресурса дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде: автореф. дис. … д-ра техн. наук / С. Г. Ехилевский. – Днепропетровск, 2002. – 36 с.

5. Майстренко, А. В. Моделирование дыхательных изолирующих аппаратов на химически связанном кислороде / А. В. Майстренко, Н. В. Майстренко, О. И. Ерохин // Науч. ведомости Белгород, гос. ун-та. Сер. История. Политология. Экономика. Информатика. – 2014. – № 14 (172). – В. 29/1. – С. 81–87.

6. Балабанов, П. В. Идентификация параметров математических моделей регенерации воздуха средствами защиты изолирующего типа / П. В. Балабанов, А. А. Кримштейн, С. В. Пономарев // Вестн. Воронеж. гос. техн. ун-та. – 2010. – Т. 6, № 7. – С. 68–73.

7. Ехилевский, С. Г. Резервы более полного использования химически связанного кислорода в шахтных дыхательных аппаратах / С. Г. Ехилевский // Изв. Донец. горн. ин-та. – 1998. – № 1. – С. 17–26.

8. Ехилевский, С. Г. Влияние переменных краевых условий на квазистационарный профиль концентрации СО2 в регенеративном патроне шахтного респиратора / С. Г. Ехилевский, С. . Ольшаников, Е. П. Потапенко // Изв. вузов. Горн. журн. – 2013. – № 3. – С. 46–53.

9. Значения феноменологических параметров модели хемосорбции в регенеративных патронах шахтных респираторов / В. В. Пак [и др.] // Изв. вузов. Горн. журн. – 1998. – № 11–12. – С. 108–112.

10. Ехилевский, С. Г. Нестационарная задача динамики сорбции углекислого газа в регенеративном патроне изолирующего респиратора / С. Г. Ехилевский // Вестн. Фонда фундаментальных исследований. – 2019. – № 3 (89). – С. 57–65.