CN103032093B - 用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法及装置；该方法为：在反应箱内装填化学制冷剂，化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气与反应箱换热而被冷却为冷空气；硐室或救生舱内的热空气与反应箱的换热方式可以通过辐射的方式，也可以通过风机强制送风的方式。本发明利用化学制冷剂发生吸热反应形成制冷源，硐室或救生舱内的热空气与其进行换热而被降温，从而达到硐室及救生舱内降温制冷的目的；化学制冷剂具有便于携带、使用方便、制备简单的特点，因此本发明的方法方便快捷、成本低、安全可靠，并且不需要外在动力；另外，本发明的装置结构简单、安装维护简便、安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及矿井避难硐室及救生舱等受限空间的降温及除湿技术，尤其涉及一种用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法及装置。
背景技术
当前煤矿井下避难硐室和救生舱常用的制冷方法主要有：蓄冰制冷、压缩机制冷、相变制冷。采用蓄冰制冷，制冰机将水制成冰并且要维持结冰状态，缺点是能耗大，维护难，成本高。采用压缩机制冷，制冷机需要大容量蓄电池或外接大功率电源，缺点是煤矿井下发生事故后没有外接电源，大容量蓄电池管理维护困难、可靠性差、成本高。采用相变制冷，制冷剂通常为二氧化碳，这种制冷方法的缺点是存贮液态二氧化碳的气瓶数量众多，占用空间大，维护困难，还存在安全隐患。
因此，需要开发一种针对矿井避难硐室及救生舱等特殊受限空间的新型降温制冷技术，使硐室及救生舱内的降温制冷方便快捷、成本低、安全可靠。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法及装置，使硐室及救生舱内的降温制冷方便快捷、成本低、安全可靠。
本发明公开了一种用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法，在反应箱内装填化学制冷剂，化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气与反应箱换热而被冷却为冷空气。
进一步，所述化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为NH4NO3，溶剂盐为Na2HPO4·12H2O和Na2CO3·10H2O。
进一步，所述化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为KNO3和NH4NO3，溶剂盐为Na2CO3·10H2O。
进一步，所述化学制冷剂中还添加了铜盐或锌盐，化学制冷剂在反应箱内反应生成的氨气导入水中溶解吸收。
进一步，所述硐室或救生舱内的热空气与反应箱的换热方式为：硐室或救生舱内的热空气通过辐射的方式与反应箱接触换热。
进一步，所述硐室或救生舱内的热空气与反应箱的换热方式为：硐室或救生舱内的热空气通过风机强制流经反应箱与反应箱换热。
本发明还公开了一种实施上述用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法的装置，包括反应箱、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通。
进一步，还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器位于反应箱下方。
本发明还公开了一种实施上述用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法的装置，包括反应箱、热交换管、风机、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述热交换管的管体位于反应箱内，所述风机与热交换管的进气口连通，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通。
进一步，还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器位于反应箱下方。
本发明的有益效果在于：本发明利用化学制冷剂发生吸热反应形成制冷源，硐室或救生舱内的热空气与其进行换热而被降温，从而达到硐室及救生舱内降温制冷的目的；化学制冷剂具有便于携带、使用方便、制备简单的特点，因此本发明的方法方便快捷、成本低、安全可靠，并且不需要外在动力；另外，本发明的装置结构简单、安装维护简便、安全可靠。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为实施例1的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置的结构示意图；
图2为实施例2的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法，在反应箱内装填化学制冷剂，化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气与反应箱换热而被冷却为冷空气。
本发明中，化学制冷剂优选利用化学溶解吸热原理制作的化学制冷剂，该类化学制冷剂利用溶解度大、溶解吸热值高的溶质盐溶于另一带结晶水且有较高溶解吸热值的溶剂盐时发生吸热反应，吸收周围的热量，从而达到制冷的目的。例如以下两种配方的化学制冷剂：
配方1：化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为NH4NO3，溶剂盐为Na2HPO4·12H2O和Na2CO3·10H2O。
配方2：化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为KNO3和NH4NO3，溶剂盐为Na2CO3·10H2O。
使用时将溶质盐和溶剂盐混合为固态混合物，然后充分搅拌均匀，开始发生反应：2NH4NO3+Na2CO3·10H2O＝2NaNO3+2NH3↑+CO2↑+11H2O；Na2CO3·10H2O的结晶水析出后，发生双水解反应：2(NH4 +)+CO3 2-＝CO2↑+2NH3↑+H2O；最终化学合成盐KNO3、NH4NO3溶解于结晶水合物Na2CO3·10H2O、Na2HPO4·12H2O，发生吸热效应，产生明显的制冷效果。
上述配方的化学制冷剂在反应时产生氨气，因此化学制冷剂中可以添加和氨生成稳定配合物的铜盐或锌盐，并且将化学制冷剂在反应箱内反应生成的氨气导入水中溶解吸收。
化学制冷剂应当按照一定比例制成定额分量包装，根据救生舱或者硐室内人数和可发热设备及各种产生热量的因素，确定出总放热量，计算需要的化学制冷剂数量，装填化学制冷剂，使得化学制冷剂的更换简便快捷。
本发明中，针对硐室及救生舱等不同的受限空间可采用辐射和强制送风等多种方式进行换热，具体实施方式例如实施例1和实施例2。
实施例1
图1为实施例1的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置的结构示意图，如图所示，本实施例的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置，包括反应箱、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通；化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气通过辐射的方式与反应箱接触换热而被冷却为冷空气，当化学反应结束后，可直接更换化学制冷剂继续反应，达到长时间降温的目的；而化学制冷剂在反应箱内反应生成的氨气通过氨气收集管导入水中溶解吸收。
针对受限空间湿度大的特点，本实施例还设置了冷凝水收集器，所述冷凝水收集器位于反应箱下方。
实施例2
图2为实施例2的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置的结构示意图，如图所示，本实施例的用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置，包括反应箱、热交换管、风机、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述热交换管的管体位于反应箱内，所述风机与热交换管的进气口连通，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通；化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气通过风机强制流经反应箱与反应箱换热而被冷却为冷空气，当化学反应结束后，可直接更换化学制冷剂继续反应，达到长时间降温的目的；而化学制冷剂在反应箱内反应生成的氨气通过氨气收集管导入水中溶解吸收。
针对受限空间湿度大的特点，本实施例还设置了冷凝水收集器，所述冷凝水收集器位于反应箱下方。
本发明利用化学制冷剂发生吸热反应形成制冷源，硐室或救生舱内的热空气与其进行换热而被降温，从而达到硐室及救生舱内降温制冷的目的；化学制冷剂具有便于携带、使用方便、制备简单的特点，因此本发明的方法方便快捷、成本低、安全可靠，并且不需要外在动力；另外，本发明的装置结构简单、安装维护简便、安全可靠。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (2)
1.一种用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温方法，其特征在于：在反应箱内装填化学制冷剂，化学制冷剂在反应箱内发生吸热反应，硐室或救生舱内的热空气与反应箱换热而被冷却为冷空气；所述化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为NH4NO3，溶剂盐为Na2HPO4·12H2O和Na2CO3·10H2O；所述化学制冷剂包括溶质盐和溶剂盐，溶质盐为KNO3和NH4NO3，溶剂盐为Na2CO3·10H2O；所述化学制冷剂中还添加了铜盐或锌盐，化学制冷剂在反应箱内反应生成的氨气导入水中溶解吸收；
所述硐室或救生舱内的热空气通过辐射的方式与反应箱接触换热或者通过风机强制流经反应箱与反应箱换热；
采用接触换热时，用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置包括反应箱、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通；
采用风机换热时，用于矿井避难硐室及救生舱的化学降温装置包括反应箱、热交换管、风机、氨气收集管和水箱，所述反应箱内装填有化学制冷剂，所述热交换管的管体位于反应箱内，所述风机与热交换管的进气口连通，所述反应箱通过氨气收集管与水箱连通。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器位于反应箱下方。
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