RU2614028C1 - Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment - Google Patents

Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2614028C1
RU2614028C1 RU2015153554A RU2015153554A RU2614028C1 RU 2614028 C1 RU2614028 C1 RU 2614028C1 RU 2015153554 A RU2015153554 A RU 2015153554A RU 2015153554 A RU2015153554 A RU 2015153554A RU 2614028 C1 RU2614028 C1 RU 2614028C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
taunit
respiratory
refrigerant
gas mixture
Prior art date
Application number
RU2015153554A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Щегольков
Алексей Викторович Щегольков
Николай Федорович Гладышев
Алексей Григорьевич Ткачев
Нариман Рустемович Меметов
Алексей Александрович Осипов
Александр Васильевич Мележик
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority to RU2015153554A priority Critical patent/RU2614028C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2614028C1 publication Critical patent/RU2614028C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62BDEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00Respiratory apparatus
    • A62B7/08Respiratory apparatus containing chemicals producing oxygen

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: respiratory gas mixture (RGM) is passed between fibrous supporting structures on which a coolant is preliminarily applied to one or both sides, while as coolant the mixture of solid high molecular saturated hydrocarbons modified by nanomaterial is used. The mixture of modified parafins with different phase transition temperature is used as the coolant. As a nanomaterial, carbon nanostructured material "Taunit" is used, which is the mixture of carbon nanotubes of "Taunit" or "Taunit-M" type in the quantity (wt.%) from 0.5 to 10, or nanographite (polygraphene) in the quantity (wt.%) from 0.2 to 6 is used. Nodeless net is placed into a gap between fibrous supporting structures with applied coolant. The use of claimed method allows to enhance RGM cooling efficiency by 25-40°C for generation comfort respiration conditions.
EFFECT: simpler servicing of respiratory protective equipment and providing the possibility of long-term storage thereof in live condition.
5 cl, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, преимущественно маятникового типа, работающим на химически связанном кислороде.The invention relates to the field of rescue equipment, and in particular to personal protective equipment for respiratory organs, mainly of the pendulum type, operating on chemically bound oxygen.

В последние годы как в Росси, так и в других странах в качестве источника кислорода в изолирующих самоспасателях и респираторах используют регенеративные продукты на основе порошкообразного надпероксида калия, сформированного в виде гранул, таблеток или блоков. Указанные продукты поглощают диоксид углерода и выделяют кислород, однако при регенерации происходят большие тепловыделения и сушка дыхательной смеси, так как пары воды также участвуют в химических реакциях. Это приводит к повышенной температуре ее на вдохе (до 65-75°С), снижению относительной влажности смеси (до 0%) и чрезмерному нагреву элементов конструкции самоспасателя (респиратора). При нормальном режиме работы за счет теплообмена со стенками дыхательных путей температура дыхательной газовой смеси (ДГС) может снизиться до 45-55°С, однако при тяжелых режимах температура может подниматься до 70-80°С, что может привести к перегреву организма и ожогу легких.In recent years, both in Russia and in other countries, regenerative products based on powdered potassium superoxide, formed in the form of granules, tablets or blocks, have been used as an oxygen source in insulating self-rescuers and respirators. These products absorb carbon dioxide and emit oxygen, however, during regeneration, large heat releases and drying of the breathing mixture occur, since water vapor also participates in chemical reactions. This leads to an increased temperature during inspiration (up to 65-75 ° С), a decrease in the relative humidity of the mixture (up to 0%) and excessive heating of the self-rescuer (respirator) structural elements. In normal operation, due to heat exchange with the walls of the respiratory tract, the temperature of the respiratory gas mixture (DGS) can drop to 45-55 ° C, however, in severe conditions, the temperature can rise to 70-80 ° C, which can lead to overheating of the body and burns the lungs .

Известен способ охлаждения ДГС, заключающийся в том, что газовую смесь при вдохе и выдохе пропускают через фильтр-теплообменник в виде пористой металлической пластины из вспененного металла, например из пеноникеля либо пеномеди. При начальной температуре ДГС 75°С и начальной температуре фильтра-теплообменника 37°С при полном взаимном теплообмене по известному способу смесь охлаждается на 20-22°С (Патент РФ №2291727, МПК А62В 7/08. А62В 19/00, 2007 г.). Недостатками известного способа является высокое сопротивление дыханию и недостаточная эффективность охлаждения, особенно при тяжелых режимах дыхания, когда нагрев ГДС может достигнуть 60-65°С.There is a known method of cooling DGS, which consists in the fact that the gas mixture during inhalation and exhalation is passed through a filter heat exchanger in the form of a porous metal plate made of foamed metal, for example, foam nickel or foamed. At the initial temperature of the DHS of 75 ° C and the initial temperature of the filter-heat exchanger of 37 ° C with complete mutual heat exchange according to the known method, the mixture is cooled to 20-22 ° C (RF Patent No. 2291727, IPC A62B 7/08. A62B 19/00, 2007 .). The disadvantages of this method is the high resistance to breathing and insufficient cooling efficiency, especially in severe respiration conditions, when the heating of the GDS can reach 60-65 ° C.

Известен способ охлаждения дыхательной смеси, заключающийся в том, что в закрытую металлическую емкость (холодильник) помещают хладагент - кристаллический двухзамещенный фосфорнокислый натрий с температурой плавления 34-36°С и вокруг этой емкости пропускают ДГС, нагретую в результате реакции регенерации (Изолирующий кислородный респиратор Р-12. Инструкция по эксплуатации. - Донецк, ЦНИЛ ГД, 1969. - С. 34-37). Сущность известного способа заключается в том, что в холодильник заливают нагретый до +60°С однородный расплав хладагента в объеме 800-830 г и охлаждают холодильник, причем при температуре выше +34°С происходит плавление хладагента и в результате теплообмена через стенки ДГС в течение 1 ч охлаждается на 1-3°С. После перехода в расплав температура хладагента начинает расти и при +60°С он теряет охлаждающие свойства.A known method of cooling the respiratory mixture is that a refrigerant is placed in a closed metal container (refrigerator) —crystalline disubstituted sodium phosphate with a melting point of 34-36 ° C, and DHA heated as a result of the regeneration reaction is passed around this container (Insulating oxygen respirator P -12. Instruction manual. - Donetsk, Central Scientific Research Laboratory of State Duma, 1969. - S. 34-37). The essence of the known method lies in the fact that a homogeneous melt of refrigerant heated to + 60 ° C is poured into the refrigerator in a volume of 800-830 g and the refrigerator is cooled, moreover, at a temperature above + 34 ° C, the refrigerant melts and as a result of heat exchange through the walls of the DGS during 1 h is cooled by 1-3 ° C. After the transition to the melt, the temperature of the refrigerant begins to increase and at + 60 ° C it loses its cooling properties.

Недостатками известного способа являются короткий срок действия (40-60 мин) и невысокая охлаждающая способность (1-3°С).The disadvantages of this method are the short duration (40-60 minutes) and low cooling capacity (1-3 ° C).

Известен также принятый за прототип способ охлаждения дыхательной газовой смеси в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, включающий использование хладагента (Патент РФ№2330697, МПК А62В 7/08, 2008 г.) Согласно способу дыхательную смесь пропускают при вдохе и выдохе непосредственно через хладагент, в качестве хладагента используют неорганические соли, способные образовывать при выдохе кристаллогидраты в результате взаимодействия с парами воды с последующим термическим разложением их при вдохе. Неорганические соли наносят на неорганический волокнистый материал и после нанесения на волокнистый материал хладагент обезвоживают.Also known is the prototype method of cooling the respiratory gas mixture in personal protective equipment of the respiratory system operating on chemically bound oxygen, including the use of refrigerant (RF Patent No. 2330697, IPC A62B 7/08, 2008). According to the method, the respiratory mixture is passed by inhalation and expiration directly through the refrigerant, inorganic salts are used as the refrigerant, which can form crystalline hydrates upon expiration as a result of interaction with water vapor followed by their thermal decomposition during inhale. Inorganic salts are applied to the inorganic fibrous material, and after application to the fibrous material, the refrigerant is dehydrated.

Таким образом, известный способ предусматривает в процессе дыхания периодическое образование и термическое разложение кристаллогидратов неорганических солей.Thus, the known method involves in the process of breathing the periodic formation and thermal decomposition of crystalline hydrates of inorganic salts.

Недостатками известного способа являются сложность поддержания равных скоростей потока через все живое сечение волокнистой подложки с кристаллогидратами. К тому же, известный способ обеспечивает подачу на регенеративный продукт обезвоженного воздуха, что вызовет естественное снижение температуры ДГС на вдохе из-за худшей работы регенеративного продукта, так как для поглощения диоксида углерода и выделения кислорода требуется вода. А худшая работа регенеративного патрона потребует увеличения его массы.The disadvantages of this method are the difficulty of maintaining equal flow rates through the entire living section of the fibrous substrate with crystalline hydrates. In addition, the known method provides dehydrated air to the regenerative product, which will cause a natural decrease in the temperature of the DHA on inspiration due to the worse functioning of the regenerative product, since water is required to absorb carbon dioxide and release oxygen. And the worst work of a regenerative cartridge will require an increase in its mass.

Вызывает сомнение утверждение авторов известного способа, что нанесение указанных солей на волокна из неорганического материала позволяет значительно снизить аэродинамическое сопротивление путей прохождения дыхательной смеси сквозь поглотитель по сравнению с другими способами охлаждения ДГС:The authors of the known method are doubtful that applying these salts to fibers of inorganic material can significantly reduce the aerodynamic resistance of the pathways of the respiratory mixture through the absorber compared to other methods of cooling DGS:

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения дыхательной газовой смеси.The objective of the invention is to increase the cooling efficiency of the respiratory gas mixture.

Техническим результатом изобретения является снижение массогабаритных характеристик и уменьшение сопротивления дыханию.The technical result of the invention is to reduce weight and size characteristics and reduce breathing resistance.

Технический результат достигается способом охлаждения дыхательной газовой смеси в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, включающим использование хладагента, нанесенного на волокнистую подложку, дыхательную газовую смесь пропускают при вдохе и выдохе через охлаждающий элемент, причем газовую смесь пропускают между волокнистыми подложками, на которые предварительно наносят с одной либо обеих сторон хладагент, в качестве которого используют смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, модифицированную наноматериалом.The technical result is achieved by the method of cooling the respiratory gas mixture in personal protective equipment of the respiratory system operating on chemically bound oxygen, including the use of a refrigerant deposited on the fibrous substrate, the respiratory gas mixture is passed during inhalation and exhalation through the cooling element, and the gas mixture is passed between the fibrous substrates, on which the refrigerant is preliminarily applied on one or both sides, which is used as a mixture of high molecular weight solid carbon limit hydrogen species modified with nanomaterial.

В качестве хладагента может использоваться смесь модифицированных-парафинов с различной температурой фазового перехода.As a refrigerant, a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures can be used.

В качестве наноматериала может использоваться смесь нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до -10.As the nanomaterial can be used a mixture of nanotubes of the type "Taunit" or "Taunit-M" in the amount of wt. % from 0.5 to -10.

В качестве материала может использоваться нанографит (полиграфен) в количестве мас. % от 0,2 до 6As the material can be used nanographite (polygraph) in the amount of wt. % 0.2 to 6

В зазор между витками спирали может быть помещена лента из безузловой сетки.In the gap between the turns of the spiral can be placed a tape from a knotless mesh.

Пропускание газовой смеси между волокнистыми подложками, на которые предварительно наносят с одной, либо обеих сторон хладагент, в качестве которого используют смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, модифицированную наноматериалом, обеспечивает:Passing the gas mixture between the fibrous substrates, on which the refrigerant is preliminarily applied on one or both sides, using a mixture of solid high molecular weight hydrocarbons of a limiting nature, modified with nanomaterial, provides:

- уменьшение сопротивления дыханию за счет выбора оптимального зазора между подложками,- reduction of breathing resistance due to the choice of the optimal gap between the substrates,

- снижение материалоемкости за счет применения материалов с большей удельной теплопоглощающей способностью,- reduction of material consumption due to the use of materials with a greater specific heat-absorbing ability,

- повышение надежности; так как для начала работы охлаждающих элементов не требуется как у прототипа насыщение хладагента выдыхаемой влагой, причем продолжительность этого процесса зависит от температуры окружающей среды,- increased reliability; since to start the operation of the cooling elements is not required, as in the prototype, the saturation of the refrigerant by expired moisture, and the duration of this process depends on the ambient temperature,

- комфортность дыхания за счет большей температурной разности потоков на вдохе и выдохе.- comfort of breathing due to the greater temperature difference of the flows during inhalation and exhalation.

Использование в качестве хладагента смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода обеспечивает увеличение электро- и теплопроводности хладагента. При этом материал становится формоустойчивым и не течет при температуре фазового перехода. Экспериментально установлено, что за счет изменения соотношения модифицированных парафинов можно обеспечить температурную разность до 40°С.The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures as a refrigerant provides an increase in the electrical and thermal conductivity of the refrigerant. In this case, the material becomes form-stable and does not flow at the phase transition temperature. It was established experimentally that by changing the ratio of modified paraffins, it is possible to provide a temperature difference of up to 40 ° C.

Использование в качестве наноматериала смеси нанотрубок типа «Таунит»» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до 10 обеспечивает увеличение теплопроводности парафина с 0,238 Вт/м°С до модификации до 0,37 Вт/м°С после модификации.Use as a nanomaterial a mixture of nanotubes of the “Taunit” or “Taunit-M” type in the amount of wt. % from 0.5 to 10 provides an increase in the thermal conductivity of paraffin from 0.238 W / m ° C before modification to 0.37 W / m ° C after modification.

Использование в качестве наноматериала нанографита (полиграфена) в количестве мас. % от 0,2 до 6 увеличивает теплопроводность парафина с 0,238 Вт/м°С до 0,52 Вт/м°С.Use as nanomaterial nanographite (polygraph) in the amount of wt. % from 0.2 to 6 increases the thermal conductivity of paraffin from 0.238 W / m ° C to 0.52 W / m ° C.

Помещение в зазоре между подложками с нанесенным хладагентом безузловой сетки обеспечивает снижение сопротивления дыханию до комфортного уровня и поддержание постоянства величины зазора при длительном хранении и во время работы.The space in the gap between the substrates coated with a knotless refrigerant mesh reduces breathing resistance to a comfortable level and maintains a constant gap during prolonged storage and during operation.

Сущность предлагаемого способа поясняется примером и чертежом, где показана принципиальная схема его осуществления.The essence of the proposed method is illustrated by an example and a drawing, which shows a schematic diagram of its implementation.

Для осуществления изобретения применялись следующие исходные вещества:For the implementation of the invention, the following starting materials were used:

Парафин - это смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, нормального изостроения, с незначительной примесью циклических углеводородов, получаемая главным образом из нефти, озокерита, а также синтетически - восстановлением СО водородом. Углеводороды, входящие в состав парафина, делят на парафины и церезины.Paraffin is a mixture of solid high molecular weight hydrocarbons of a limiting nature, normal isostructure, with an insignificant admixture of cyclic hydrocarbons, obtained mainly from oil, ozokerite, and also synthetically - reduction of CO with hydrogen. The hydrocarbons that make up paraffin are divided into paraffins and ceresins.

Очищенный парафин - бесцветный продукт, без запаха и вкуса, жирный на ощупь, нерастворим в воде и спирте, хорошо растворим в большинстве органических растворителей и минеральных маслах; при нагревании растворим во многих растительных маслах. Плотность твердого парафина при 15° в зависимости от его чистоты колеблется от 0,881-0,905 г/см3 (неочищенный парафин) до 0,907-0,915 г/см3 (очищенный парафин). Вследствие неоднородности состава парафина температуры начала и конца его плавления могут различаться на 10-12°. Плохо очищенный парафин имеет желтый или бурый цвет и темнеет на свету.Refined paraffin is a colorless product, odorless and tasteless, greasy to the touch, insoluble in water and alcohol, soluble in most organic solvents and mineral oils; when heated, soluble in many vegetable oils. The density of solid paraffin at 15 ° depending on its purity ranges from 0.881-0.905 g / cm 3 (crude paraffin) to 0.907-0.915 g / cm 3 (purified paraffin). Due to the heterogeneity of the composition of paraffin, the temperatures of the beginning and end of its melting can vary by 10-12 °. Poorly refined paraffin is yellow or brown in color and darkens in the light.

Ниже приведены характеристики наиболее применяемой марки парафина.Below are the characteristics of the most used brand of paraffin.

Качественные показатели Парафина П-2 нефтяного твердогоQualitative indicators of P-2 Paraffin oil solid

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Теплопроводность парафина - 0,238 Вт/м°С; Модифицированного Таунитом - 0,37 Вт/м°С, Модифицированного графеном - 0,52 Вт/м°С. При этом материал становится формоустойчивым и не течет при температуре фазового перехода. Измерение проводилось на приборе ИТ - λ - 400 в режиме монотонного разогрева со средней скоростью 0,1°С /с при адиабатических условиях. Применение смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода может обеспечить температурную разность до 40 С.Thermal conductivity of paraffin - 0.238 W / m ° C; Modified by Taunite - 0.37 W / m ° С, Modified by graphene - 0.52 W / m ° С. In this case, the material becomes form-stable and does not flow at the phase transition temperature. The measurement was carried out on an IT - λ - 400 instrument in the mode of monotonous heating at an average rate of 0.1 ° C / s under adiabatic conditions. The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures can provide a temperature difference of up to 40 C.

Углеродный наноструктурный материал "Таунит". Смесь углеродных нанотрубок (УНТ) и углеродных нановолокон с коаксиальной структурой (УНВКС) с наружным диаметром 2-70 нм и длиной более 2 мкм. Содержание неуглеродных примесей не более 1% мас. Удельная геометрическая поверхность (многоточечный метод БЭТ) 90-130 м2/г.Carbon nanostructured material "Taunit". A mixture of carbon nanotubes (CNTs) and carbon nanofibres with a coaxial structure (UNVKS) with an outer diameter of 2-70 nm and a length of more than 2 microns. The content of carbon impurities is not more than 1% wt. Specific geometric surface (BET multipoint method) 90-130 m 2 / g.

Многослойные углеродные нанотрубки "Таунит-М". Коаксиальные многослойные углеродные нанотрубки с наружным диаметром 8-15 нм и длиной более 2 мкм. Число слоев одной трубки 6-10. Содержание неуглеродных примесей не более 1% масс. Удельная геометрическая поверхность (многоточечный метод БЭТ) 300-320 м2/г.Multilayer carbon nanotubes "Taunit-M". Coaxial multilayer carbon nanotubes with an outer diameter of 8-15 nm and a length of more than 2 microns. The number of layers of one tube is 6-10. The content of non-carbon impurities is not more than 1% of the mass. Specific geometric surface (multipoint BET method) 300-320 m 2 / g.

Нанографит (полиграфен). Представляет собой чешуйки кристаллического графита диаметром от 10 до 100 мкм и средней толщиной 3-5 нм. Выпускается в виде пасты в воде или органических растворителях с массовым содержанием нанографита 6-10%. Может применяться в качестве электропроводящего наполнителя и для создания электропроводящих покрытийNanographite (polygraph). Represents flakes of crystalline graphite with a diameter of 10 to 100 microns and an average thickness of 3-5 nm. Available as a paste in water or organic solvents with a mass content of nanographite of 6-10%. It can be used as an electrically conductive filler and to create electrically conductive coatings.

Сетка безузловая из полипропилена с размером ячеек 0,5; 0,8; 1,2; 1,5 и 2,0 мм. Характеризуется хорошей термической и химической стойкостью.No-knot mesh made of polypropylene with a mesh size of 0.5; 0.8; 1,2; 1.5 and 2.0 mm. It is characterized by good thermal and chemical resistance.

Нетканый материал из полипропилена «Спанбонд с плотностью (г/м2) 15; 17; 21, 25 обладает высокой механической прочностью и гидрофобностью.Non-woven material from polypropylene "Spanbond with a density (g / m 2 ) 15; 17; 21, 25 has high mechanical strength and hydrophobicity.

На фиг. 1 графических материалов показана схема проведения испытаний, на которой показаны 1 - корпус в виде трубы; 2 - сетка безузловая; 3 - подложка с хладагентом.In FIG. 1 graphic materials shows a test scheme, which shows 1 - the body in the form of a pipe; 2 - the mesh is nodeless; 3 - a substrate with a refrigerant.

Пример 1Example 1

В емкость из диэлектрического материала (силикон или полиэтилен) объемом 0,01 м3 поместили 0,002 кг окисленных УНТ Таунит и добавили разогретый до 70°С парафин марки П2 в количестве 0,2 кг. Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Далее давали повторное охлаждение до температуры 50°С и производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) влечение 20 мин. Получили черный, непрозрачный материал. Далее полученный материал наносили на поверхность спанбонда, в виде ленты, путем растирания. После растирания полученную таким способом ленту помещали под ИК-нагреватель с темным спектром излучения для расплавления верхнего слоя и последующего его проникновения в нижние слои спанбонда.In a container of dielectric material (silicone or polyethylene) with a volume of 0.01 m 3 , 0.002 kg of oxidized CNT Taunit was placed and 0.2 kg of paraffin grade P2 heated to 70 ° C was added. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, reheating to 70 ° C was carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Then they were re-cooled to a temperature of 50 ° C and re-heated to 70 ° C, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Got a black, opaque material. Next, the resulting material was applied to the surface of the spunbond, in the form of a tape, by grinding. After grinding, the ribbon obtained in this way was placed under an infrared heater with a dark emission spectrum to melt the upper layer and its subsequent penetration into the lower layers of the spunbond.

Пример 2Example 2

В емкость из диэлектрического материала (силикон или полиэтилен) объемом 0,01 м3 поместили 0,002 кг окисленных УНТ Таунит-М и добавили разогретый до 70°С парафин в количестве 0,2 кг. Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производится повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Далее дается повторное остывание до температуры 50°С и производится повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Получили черный, непрозрачный материал. Далее полученный материал наносится на поверхность спанбонда, в виде ленты, путем растирания. После растирания полученная таким способом лента помещается под ИК-нагреватель с темным спектром излучения, что обеспечивает расплавление верхнего слоя с последующим его проникновением в нижние слои спанбонда.In a container of dielectric material (silicone or polyethylene) with a volume of 0.01 m 3 , 0.002 kg of oxidized CNT Taunit-M was placed and 0.2 kg of paraffin heated to 70 ° C was added. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, re-heating to 70 ° C is carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Next, it is re-cooled to a temperature of 50 ° C and re-heated to 70 ° C, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Got a black, opaque material. Next, the resulting material is applied to the surface of the spunbond, in the form of a tape, by grinding. After grinding, the tape obtained in this way is placed under an infrared heater with a dark emission spectrum, which ensures the melting of the upper layer with its subsequent penetration into the lower layers of the spunbond.

Пример 3Example 3

Этот пример выполнили аналогично примеру 1, но в качестве исходных УНТ взяли графен (Нанографит (полиграфен)). Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производится повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Далее дается повторное остывание до температуры 50°С и производится повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Получили темно-серый, не прозрачный материал. Далее полученный материал наносили на поверхность спанбонда, в виде ленты, путем растирания. После растирания полученную таким способом ленту подвергали ИК-нагреву с темным спектром излучения для расплавления верхнего слоя и последующего его проникновения в нижние слои спанбонда.This example was carried out analogously to example 1, but graphene (Nanographite (polygraph)) was taken as the initial CNT. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, re-heating to 70 ° C is carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Next, it is re-cooled to a temperature of 50 ° C and re-heated to 70 ° C, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Received a dark gray, not transparent material. Next, the resulting material was applied to the surface of the spunbond, in the form of a tape, by grinding. After grinding, the ribbon obtained in this way was subjected to infrared heating with a dark emission spectrum to melt the upper layer and then penetrate it into the lower layers of the spunbond.

Пример 4Example 4

Этот пример выполнили аналогично примеру 1, но в качестве исходных УНТ взяли не окисленные УНТ Таунит-М. В результате оказалось, что преобладающая часть нанотрубок после ультразвуковой обработки находится в осадке. Таким образом, при применении не окисленных УНТ в данных условиях только 2% УНТ переходят в коллоидный раствор, остальные выпадают в осадок. Эти данные свидетельствуют о том, что кислородсодержащие группы на поверхности УНТ (гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, лактонные) играют важную роль во взаимодействии с молекулами парафина. Проведенные исследования дают основание полагать, что происходит химическое взаимодействие молекул парафина с группами на поверхности частиц углеродного наноматериала. Без наличия кислородсодержащих групп эффективность модифицирования парафина резко снижается. Таким образом, углеродная поверхность графеновых слоев УНТ без кислородсодержащих групп обладает малым сродством к парафину.This example was carried out analogously to example 1, but Taunit-M not oxidized CNTs were taken as initial CNTs. As a result, it turned out that the predominant part of the nanotubes after ultrasonic treatment is in sediment. Thus, when using non-oxidized CNTs under these conditions, only 2% of CNTs go into a colloidal solution, the rest precipitate. These data indicate that oxygen-containing groups on the surface of CNTs (hydroxyl, carboxyl, carbonyl, lactone) play an important role in the interaction with paraffin molecules. The conducted studies suggest that there is a chemical interaction of paraffin molecules with groups on the surface of carbon nanomaterial particles. Without the presence of oxygen-containing groups, the efficiency of paraffin modification is sharply reduced. Thus, the carbon surface of graphene layers of CNTs without oxygen-containing groups has a low affinity for paraffin.

Пример 5Example 5

Этот пример выполнили аналогично примеру 1, но вместо наноматериала использовали различные виды технической сажи (марок: ДГ-100, ДМГ-80, ПМ-75, ПМ-50, ПМ-15 и ТГ-10). После нагрева и ультразвуковой обработки сажа осела на дне емкости.This example was carried out analogously to example 1, but instead of nanomaterial used various types of technical soot (grades: DG-100, DMG-80, PM-75, PM-50, PM-15 and TG-10). After heating and ultrasonic treatment, the soot settled on the bottom of the tank.

При дыхании человека выдыхаемая дыхательная газовая смесь имеет температуру около 37°С и насыщена парами воды.When a person breathes, the exhaled respiratory gas mixture has a temperature of about 37 ° C and is saturated with water vapor.

При температуре 37°С парциальное давление водяного пара равно 47,12 мм рт.ст., что соответствует концентрации 0,0453 г/л. За один выдох в трубку поступает 1,75 л ДГС, содержащей 0,0793 г водяного пара или 0,0044 моля.At a temperature of 37 ° C, the partial pressure of water vapor is 47.12 mm Hg, which corresponds to a concentration of 0.0453 g / l. For one exhalation, 1.75 L of DHA containing 0.0793 g of water vapor or 0.0044 mol enters the tube.

Figure 00000003
Figure 00000003

Измерение проводилось на приборе ИТ - λ - 400 в режиме монотонного разогрева со средней скоростью 0,1°С /с при адиабатических условиях. Применение смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода может обеспечить температурную разность до 40°С.The measurement was carried out on an IT - λ - 400 instrument in the mode of monotonous heating at an average rate of 0.1 ° C / s under adiabatic conditions. The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures can provide a temperature difference of up to 40 ° C.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность охлаждения ДГС на 25-40°С до создания комфортных условий для дыхания. Способ упрощает обслуживание средств защиты дыхательных путей и обеспечивает возможность длительного хранения их в снаряженном состоянии.Using the proposed method allows to increase the efficiency of cooling DGS by 25-40 ° C to create comfortable conditions for breathing. The method simplifies the maintenance of respiratory tract protection and provides the possibility of long-term storage of them in running order.

Claims (5)

1. Способ охлаждения дыхательной газовой смеси в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, включающий использование хладагента, нанесенного на волокнистую подложку, дыхательную газовую смесь пропускают при вдохе и выдохе через охлаждающий элемент, отличающийся тем, что газовую смесь пропускают между волокнистыми подложками, на которые предварительно наносят с одной либо обеих сторон хладагент, в качестве которого используют смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, модифицированную наноматериалом.1. The method of cooling the respiratory gas mixture in personal protective equipment for respiratory organs operating on chemically bound oxygen, including the use of a refrigerant deposited on a fibrous substrate, the respiratory gas mixture is passed during inhalation and exhalation through a cooling element, characterized in that the gas mixture is passed between the fibrous substrates on which the refrigerant is preliminarily applied on one or both sides, which is used as a mixture of solid high molecular weight hydrocarbons th character modified by nanomaterial. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют смесь модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода.2. The method according to p. 1, characterized in that the mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures is used as the refrigerant. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве наноматериала используют углеродный наноструктурный материал «Таунит» - смесь углеродных нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до 10.3. The method according to p. 1, characterized in that as the nanomaterial use carbon nanostructured material “Taunit” - a mixture of carbon nanotubes of the type “Taunit” or “Taunit-M” in the amount of wt. % from 0.5 to 10. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала используют нанографит (полиграфен) в количестве мас. % от 0,2 до 6.4. The method according to p. 1, characterized in that the material used is nanographite (polygraph) in the amount of wt. % 0.2 to 6. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зазор между волокнистыми подложками с нанесенным хладагентом помещают безузловую сетку.5. The method according to p. 1, characterized in that in the gap between the fibrous substrates with the applied refrigerant is placed a nodal net.
RU2015153554A 2015-12-14 2015-12-14 Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment RU2614028C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153554A RU2614028C1 (en) 2015-12-14 2015-12-14 Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153554A RU2614028C1 (en) 2015-12-14 2015-12-14 Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2614028C1 true RU2614028C1 (en) 2017-03-22

Family

ID=58452964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153554A RU2614028C1 (en) 2015-12-14 2015-12-14 Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2614028C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679388C1 (en) * 2017-09-08 2019-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" Method for producing heat-absorbing material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2609403A1 (en) * 1987-01-09 1988-07-15 Draegerwerk Ag RESPIRATORY APPARATUS WITH RESPIRATORY AIR REGENERATION
US5269293A (en) * 1990-09-13 1993-12-14 Dragerwerk Aktiengesellschaft Cooling device for cooling breathing gas in a respiratory protection device
RU61139U1 (en) * 2006-05-10 2007-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) DEVICE FOR COOLING A RESPIRATORY GAS MIXTURE IN THE MEANS OF INDIVIDUAL PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES
RU2330697C2 (en) * 2006-05-10 2008-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2609403A1 (en) * 1987-01-09 1988-07-15 Draegerwerk Ag RESPIRATORY APPARATUS WITH RESPIRATORY AIR REGENERATION
US5269293A (en) * 1990-09-13 1993-12-14 Dragerwerk Aktiengesellschaft Cooling device for cooling breathing gas in a respiratory protection device
RU61139U1 (en) * 2006-05-10 2007-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) DEVICE FOR COOLING A RESPIRATORY GAS MIXTURE IN THE MEANS OF INDIVIDUAL PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES
RU2330697C2 (en) * 2006-05-10 2008-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679388C1 (en) * 2017-09-08 2019-02-07 Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" Method for producing heat-absorbing material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Polymer/MOF-derived multilayer fibrous membranes for moisture-wicking and efficient capturing both fine and ultrafine airborne particles
Chen et al. Carbon nanotube bundles assembled flexible hierarchical framework based phase change material composites for thermal energy harvesting and thermotherapy
RU2665190C2 (en) Aerosol-generating system comprising a delivery enhancing compound source and medicament source
Davini SO2 adsorption by activated carbons with various burnoffs obtained from a bituminous coal
ES2593112T3 (en) Cigarette and method to treat material for cigarettes
Sivaranjanee et al. A review on cleaner approach for effective separation of toxic pollutants from wastewater using carbon Sphere’s as adsorbent: Preparation, activation and applications
JPWO2014017588A1 (en) Activated carbon with high active surface area
ES2742375T3 (en) Method and apparatus for producing long carbon nanotubes
RU2614028C1 (en) Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment
Abadi et al. Air pollution control: The evaluation of TerphApm@ MWCNTs as a novel heterogeneous sorbent for benzene removal from air by solid phase gas extraction
US9777225B1 (en) Method for sulfur removal with a uranyl-containing carbonaceous adsorbent
Zhou et al. 3D Vascular-structured Flame-retardant Cellulose-based photothermal aerogel for Solar-driven interfacial evaporation and wastewater purification
Che Othman et al. Polyethyleneimine-impregnated activated carbon nanofiber composited graphene-derived rice husk char for efficient post-combustion CO2 capture
US20110217220A1 (en) Metal Oxide Compositions for Sequestering Carbon Dioxide and Methods of Making and Using the Same
WO2014129618A1 (en) Orally administered adsorbent, therapeutic agent for renal disease, and therapeutic agent for liver disease
JP2006015334A (en) Adsorbent and manufacturing method therefor
RU2679388C1 (en) Method for producing heat-absorbing material
Zelenková et al. Graphene as a promising additive to hierarchically porous carbon monoliths for enhanced H2 and CO2 sorption
Rajendran et al. Carbon dots decorated graphitic carbon nitride as a practical and flexible metal-free nanosensor for breath humidity monitoring
RU2330697C2 (en) Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means
Przepiórski et al. Adsorption of carbon dioxide on phenolic resin-based carbon spheres
JP2007169113A (en) Nitrogen gas generator
WO2008125990A2 (en) Use of means for trapping co2 in a filter for preventing inflammation, cancer and cardiovascular diseases in a subject exposed to tobacco smoke
RU2338567C2 (en) Method of obtaining product for air regeneration
Abernethy Effects of inhalation of an artificial fog

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171215