Оптимизация респиратора на химически связанном кислороде

Abstract

В настоящее время основные перспективы совершенствования изолирующих средств защиты органов дыхания связаны с химическим способом резервирования кислорода. Основными аргументами в пользу такого выбора являются высокая плотность упаковки кислорода и его саморегулирующаяся подача в зависимости от физической активности человека. Однако эффективность использования защитного ресурса химически связанного кислорода далека от идеальной. Это связано с наличием так называемого мертвого слоя хемосорбента на основе супероксида калия и спеканием его гранул под действием экзотермического тепла, выделяющегося при связывании выдыхаемого углекислого газа. Для оптимизации рабочего процесса дыхательного аппарата на химически связанном кислороде развит формализм, позволяющий моделировать регенерацию выдыхаемого воздуха слоем гранул надпероксида калия, диаметр которых поэтапно убывает в направлении фильтрации воздушного потока. Показано, что увеличение на 1 мм гранул в лобовом слое хемосорбента на 36 % снижает мощность источников экзотермического тепла, препятствуя спеканию кислородсодержащего продукта при тяжелой физической нагрузке человека. Получена зависимость диаметра гранул от глубины их залегания в регенеративном патроне, обеспечивающая равномерное распределение тепловой мощности динамической хемосорбции углекислого газа. Уменьшение диаметра гранул по найденному закону до 2 мм, даже при отсутствии спекания в однородно снаряженном патроне, обеспечивает 27 % прироста защитного действия за счет ресурса мертвого слоя хемосорбента самоспасателя в тяжелом режиме эксплуатации. Выполнена нижняя оценка ресурса мертвого слоя при дальнейшем измельчении гранул и указаны пути его использования.