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1 缺氧与缺氧环境1

1.1 基本概念1

1.1.1 氧分压1

1.1.2 血氧容量2

1.1.3 血氧含量2

1.1.4 氧饱和度3

1.1.5 动-静脉氧差3

1.1.6 肺泡气-动脉血氧分压差3

1.1.7 动脉血二氧化碳分压4

1.1.8 P505

1.1.9 基本肺容积5

1.1.10 肺容量5

1.1.11 肺通气量6

1.2 基础生理学7

1.2.1 人体需氧量7

1.2.2 缺氧与肺通气量7

1.2.3 缺氧与生理反应9

1.3 缺氧11

1.3.1 缺氧概念11

1.3.2 缺氧机理12

1.3.3 缺氧的分类21

1.3.4 缺氧的危害25

1.3.5 缺氧的判断28

1.4 缺氧环境30

1.4.1 低氧浓度缺氧环境31

1.4.2 空气稀薄缺氧环境35

参考文献36

2 制氧方法38

2.1 深冷法38

2.1.1 深冷制氧原理38

2.1.2 深冷制氧工艺流程42

2.1.3 深冷制氧设备46

2.2 变压吸附法50

2.2.1 工作原理50

2.2.2 吸附剂51

2.2.3 制氧工艺52

2.2.4 制氧设备57

2.3 膜分离法58

2.3.1 膜分离制氧原理59

2.3.2 膜材料60

2.3.3 富氧工艺流程64

2.4 化学试剂法65

2.4.1 过氧化物与超氧化物65

2.4.2 氯酸盐68

2.5 电解法74

2.5.1 电解纯水74

2.5.2 电解酸性或碱性溶液75

2.5.3 SPE电解水75

2.6 氧泵80

参考文献81

3 变压吸附制氧微型化83

3.1 微型化的现状83

3.1.1 家用制氧机84

3.1.2 车载制氧87

3.1.3 便携式制氧机90

3.1.4 机载制氧90

3.2 微型化的技术要求95

3.2.1 民用产品对微型化的技术要求95

3.2.2 军用产品对微型化的技术要求97

3.3 微型化的主要方法和途径99

3.3.1 开源节流99

3.3.2 简化工艺106

3.3.3 高效吸附剂108

3.3.4 高度集成110

3.3.5 轻质材料114

参考文献115

4 微型变压吸附制氧系统118

4.1 空气过滤器118

4.2 空气压缩机120

4.3 热交换器121

4.4 吸附器123

4.4.1 吸附器结构123

4.4.2 吸附器两端间隙125

4.4.3 高径比128

4.4.4 布气装置131

4.4.5 分子筛填装134

4.4.6 压紧部件135

4.5 阀门136

4.5.1 控制阀门136

4.5.2 单向阀门140

4.6 储氧罐142

4.7 消声器143

4.7.1 消声原理144

4.7.2 消声部件145

4.8 控制系统149

参考文献150

5 微型变压吸附制氧工艺及参数152

5.1 微型变压吸附制氧工艺152

5.1.1 Skarstrom循环152

5.1.2 单节流反吹流程153

5.1.3 双节流反吹流程154

5.1.4 均压流程154

5.2 吸附时间156

5.2.1 PSA过程156

5.2.2 VPSA过程157

5.3 反吹159

5.3.1 反吹流程和无反吹流程的对比160

5.3.2 增压反吹与恒压反吹的对比161

5.3.3 反吹气量对氧气浓度的影响162

5.3.4 不同吸附时间下反吹气量与氧气体积分数的关系163

5.3.5 不同节流阻力下反吹气量和反吹比与氧气浓度的关系164

5.3.6 不连续反吹的影响165

5.4 清洗168

5.4.1 清洗时间对产氧浓度的影响170

5.4.2 清洗时间对吸附压力的影响171

5.5 均压171

5.5.1 高径比对最佳均压时间的影响172

5.5.2 均压时间对最佳切换压力的影响173

5.5.3 均压时间对氧气浓度的影响174

5.5.4 均压对吸附塔进出口压力的影响174

5.6 吸附压力176

5.6.1 吸附器压力变化曲线178

5.6.2 均压时间对压力曲线的影响179

5.6.3 反吹阻力对压力曲线的影响180

5.6.4 储气罐内压力的变化181

5.7 解吸压力181

5.7.1 真空解吸环境对制氧效果的影响183

5.7.2 真空解吸条件下进气压力对氧气浓度的影响185

5.7.3 真空解吸条件下产氧量对氧气浓度的影响185

5.7.4 真空解吸条件下均压时间对氧气浓度的影响186

参考文献186

6 微型制氧机可靠性风险分析188

6.1 风险管理188

6.2 可靠性分析方法190

6.2.1 故障树分析190

6.2.2 失效模式与效应分析193

6.3 微型制氧机的故障树分析197

6.4 微型制氧机的失效模式和效应分析198

6.4.1 系统的定义198

6.4.2 FMEA安全性特征200

6.4.3 FMEA可能危害的判定201

6.4.4 FMEA危害的风险性估计203

参考文献206

7 高原环境对变压吸附制氧的影响207

7.1 高原环境补氧的必要性207

7.2 高原制氧方法的选择211

7.3 高原低气压对变压吸附制氧的影响212

7.3.1 标准大气随海拔高度的变化规律212

7.3.2 低气压对压缩机的影响216

7.3.3 低气压对吸附剂性能的影响221

7.4 高原环境温度对变压吸附制氧的影响222

7.4.1 温度对分子筛吸附氮气的影响222

7.4.2 温度对分子筛解吸水分的影响225

参考文献226

8 高海拔变压吸附制氧站研制227

8.1 高海拔变压吸附制氧实验研究227

8.1.1 高海拔地区产氧流量与氧浓度的关系229

8.1.2 高海拔地区变压吸附制氧效率230

8.1.3 高海拔地区变压吸附制氧气源容量匹配曲线231

8.1.4 气源温度的控制232

8.1.5 分子筛优选研究233

8.2 高海拔变压吸附制氧站234

8.2.1 高海拔变压吸附制氧工艺流程234

8.2.2 高海拔变压吸附制氧系统235

参考文献243

9 高原隧道施工供氧244

9.1 缺氧等效高度244

9.2 高原隧道供氧方式246

9.2.1 隧道通风供氧246

9.2.2 施工个体供氧250

9.2.3 工作面局部送风供氧251

9.2.4 工作面弥散供氧和洞内氧吧254

9.3 隧道弥散供氧装置254

9.4 隧道氧吧车255

9.5 高原隧道施工供氧效果259

参考文献263

10 相对封闭环境增氧265

10.1 供氧方式与模型计算266

10.1.1 弥散供氧模型266

10.1.2 算例分析269

10.2 缺氧环境增氧设备及流程270

10.2.1 除尘271

10.2.2 除湿与加湿272

10.2.3 制冷与加热274

10.2.4 增氧276

10.3 增氧的效果276

10.4 二氧化碳的去除279

10.4.1 化学吸收279

10.4.2 物理吸收280

10.4.3 吸附分离280

10.4.4 Sabtier还原法281

10.4.5 生物降解281

10.5 安全监控技术282

10.5.1 氧传感器及放大电路282

10.5.2 系统结构设计285

10.5.3 系统结构硬件287

10.5.4 系统软件设计289

参考文献291

11 室内富氧安全292

11.1 室内富氧安全研究现状293

11.2 燃烧速率测试装置295

11.2.1 气源295

11.2.2 配气系统296

11.2.3 燃烧室296

11.2.4 点火装置297

11.2.5 定位装置298

11.3 大气压对着火点的影响299

11.4 火焰的传播速度301

11.4.1 大气压力对火焰传播速度的影响303

11.4.2 氧气体积分数对火焰传播速度的影响304

11.4.3 富氧对火焰传播速度的影响305

11.4.4 温度对火焰传播速度的影响307

11.5 不同海拔高度下的富氧效果分析308

11.5.1 室内富氧的安全氧浓度上限309

11.5.2 室内富氧安全分析311

参考文献312