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化学氧呼吸器是一种封闭循环式个人防护自救器材,在使用时呼吸系统与外界完全隔绝,不受外界环境的影响,适用于缺氧或存在有毒有害气体危及个人生命安全的环境中。因此,化学氧呼吸器越来越受重视,成为个人防护自救器材研究开发的重要方向。
化学氧呼吸器的基本工作原理是人体呼出气体中的二氧化碳和水蒸汽与产氧剂反应放出氧气,实现呼吸气体的封闭循环应用。由于产氧反应是放热反应,化学氧呼吸器的性能不仅与其产氧装置结构、产氧剂的种类及性能有关,而且与呼吸气体的冷却等有着直接的关系,所以化学氧呼吸器产氧及冷却过程具有重要的研究意义。
本论文从化学氧呼吸器产氧剂种类和形状、产氧装置结构、呼吸气体冷却方法等方面对化学氧呼吸器产氧及冷却过程进行了实验研究,得到了以下结论。
1)药剂方面。KO2比NaO2放氧稳定,NaO2热分解温度低且化学反应热高,温度高更容易热分解,因此KO2更适合呼吸器中使用。对于不同形状的KO2,片状具有呼吸阻力小、强度大、粉尘小等优点,所以片状KO2更适合呼吸器中使用。
2)产氧装置结构方面的优化。产氧装置横截面积有长方形和圆柱形。通过不同实验,从产氧稳定性、气体温度、装置大小等方面考虑,直径为160mm、高150mm的圆柱形产氧装置最适合该类呼吸器。
3)呼吸气体冷却方式的选择。通过实验对比湿化强制对流冷却、半导体制冷冷却和相变制冷冷却等呼吸气体的冷却方式,对实验数据进行理论分析,最终冷却方式选取相变制冷冷却,氟利昂为冷却剂,换热方式采用螺旋状导气管浸泡在冷却器内。
这些研究结果可为化学氧呼吸器结构优化和性能改进提供指导和参考。