.1470 北京科技大学学报 第31卷 所示为参照这些速度得出的安全氧气体积分数上限 人来说为缺氧区，区域(1)和(3)则为富氧区域：区域 随大气压的变化关系，从图中可以看出，这三种材 (3)和(4)在曲线a以下的为补氧安全区，而曲线a 料在不同气压条件下的安全氧气体积分数上限基本 以上的区域(1)和(2)则为火灾危险区，在A点以 一致，其中由纯棉得出来的值要略微大一些， 前，曲线b在曲线a的下方，a和b两条曲线之间的 30 区域(3)既在富氧区又在安全区，因此在这个区域可 29 一一滤纸 以通过富氧使得环境的氧分压增加到超过一个标准 一。一涤卡 一4一纯棉 大气压下空气中的氧分压，而不带来火灾危险，当 27 海拔超过1225m以后，曲线a位于曲线b的下方， 两曲线之间的区域(2)不但是缺氧区，而且是具有火 灾危险的区域.因此在海拔大于1125m时，若通过 富氧的方法将室内环境氧分压提高到与一个标准大 气压下空气中的氧分压一致，则会带来火灾危险， 22 60 7080 90100 110 因此，在海拔大于1225m的地区，室内环境富氧确 大气压kPa 定安全氧气体积分数上限是非常重要的 图6参照不同材料得出的安全氧气体积分数上限与大气压关系 Fig.6 Relationship between maximum safe concentration and baro- metric pressure 28 参照NFPA99中以滤纸的燃烧速度确定低气 压环境下安全氧气体积分数上限的方法，此处也以 6 滤纸的燃烧速度作为确定安全氧气体积分数上限的 参考，图7为参照滤纸的燃烧速度得出的大气压与 安全氧气体积分数上限的关系，通过对数据拟合可 23 得安全氧气体积分数与大气压的关系为： 5060708090100110 大气压kPa Y=27.91%×exp(-P/44.78)+20.09%. 式中Y为安全氧气体积分数上限，P为大气压单位 图7大气压对氧气体积分数上限的影响 为kPa·不同大气压下的氧气体积分数如果低于曲 Fig.7 Effect of barometric pressures on maximum safe concentration 线上对应的氧气体积分数，则此区域为富氧安全区 45 域，而曲线的上方则为具有火灾危险的区域，据此， ■安全氧气体积分数上限 可以确定不同气压条件下的安全氧气体积分数上 40 口Po为21.18kPa 限.例如，那曲地区海拔为4500多m,大气压约为 35 56.1kPa,通过安全富氧气体积分数与大气压的关 (1) 系式计算可得出在那曲地区氧气的体积分数最高可 30 (2) 以达到28.06%而不带来火灾危险 将图7中的大气压换算为海拔，可以得到如 3 (4) 20 图8所示的海拔与氧气体积分数上限的关系，曲线 0 3 4 拟合式为： 海拔km Y=8.28%×exp(H/10.41)+14.69% 图8海拔对氧气体积分数上限的影响 式中H为海拔，单位为km,图中还画出了在不同 Fig-8 Effect of altitude on maximum safe concentration 的海拔下富氧到氧分压为21.18kPa(相当于一个标 准大气压下氧气的体积分数为20.9%时的氧分压) 3结论 的氧气体积分数曲线b,由图可以看出两条曲线的 斜率不一样，其中曲线b的斜率远大于曲线a,两曲 (1)在高海拔地区，室内富氧可以提高氧分压， 线相交于点A,此处的海拔为1225m.图8显示，曲 能有效提高人的睡眠质量和工作效率，但氧气体积 线a、b将图中区域分为四个区域.(2)和(4)两个 分数的增加可能带来火灾危险， 区域位于曲线b以下，相对于在海平面地区生活的 (2)当氧分压不变时，随着海拔升高材料的燃所示为参照这些速度得出的安全氧气体积分数上限 随大气压的变化关系．从图中可以看出‚这三种材 料在不同气压条件下的安全氧气体积分数上限基本 一致‚其中由纯棉得出来的值要略微大一些． 图6 参照不同材料得出的安全氧气体积分数上限与大气压关系 Fig．6 Relationship between maximum safe concentration and baro￾metric pressure 参照 NFPA99中以滤纸的燃烧速度确定低气 压环境下安全氧气体积分数上限的方法‚此处也以 滤纸的燃烧速度作为确定安全氧气体积分数上限的 参考．图7为参照滤纸的燃烧速度得出的大气压与 安全氧气体积分数上限的关系‚通过对数据拟合可 得安全氧气体积分数与大气压的关系为： Y ＝27∙91％×exp（－P／44∙78）＋20∙09％． 式中 Y 为安全氧气体积分数上限‚P 为大气压单位 为 kPa．不同大气压下的氧气体积分数如果低于曲 线上对应的氧气体积分数‚则此区域为富氧安全区 域‚而曲线的上方则为具有火灾危险的区域．据此‚ 可以确定不同气压条件下的安全氧气体积分数上 限．例如‚那曲地区海拔为4500多 m‚大气压约为 56∙1kPa‚通过安全富氧气体积分数与大气压的关 系式计算可得出在那曲地区氧气的体积分数最高可 以达到28∙06％而不带来火灾危险． 将图7中的大气压换算为海拔‚可以得到如 图8所示的海拔与氧气体积分数上限的关系‚曲线 拟合式为： Y ＝8∙28％×exp（ H／10∙41）＋14∙69％． 式中 H 为海拔‚单位为 km．图中还画出了在不同 的海拔下富氧到氧分压为21∙18kPa（相当于一个标 准大气压下氧气的体积分数为20∙9％时的氧分压） 的氧气体积分数曲线 b．由图可以看出两条曲线的 斜率不一样‚其中曲线 b 的斜率远大于曲线 a‚两曲 线相交于点 A‚此处的海拔为1225m．图8显示‚曲 线 a、b 将图中区域分为四个区域．（2）和（4）两个 区域位于曲线 b 以下‚相对于在海平面地区生活的 人来说为缺氧区‚区域（1）和（3）则为富氧区域；区域 （3）和（4）在曲线 a 以下的为补氧安全区‚而曲线 a 以上的区域（1）和（2）则为火灾危险区．在 A 点以 前‚曲线 b 在曲线 a 的下方‚a 和 b 两条曲线之间的 区域（3）既在富氧区又在安全区‚因此在这个区域可 以通过富氧使得环境的氧分压增加到超过一个标准 大气压下空气中的氧分压‚而不带来火灾危险．当 海拔超过1225m 以后‚曲线 a 位于曲线 b 的下方‚ 两曲线之间的区域（2）不但是缺氧区‚而且是具有火 灾危险的区域．因此在海拔大于1125m 时‚若通过 富氧的方法将室内环境氧分压提高到与一个标准大 气压下空气中的氧分压一致‚则会带来火灾危险． 因此‚在海拔大于1225m 的地区‚室内环境富氧确 定安全氧气体积分数上限是非常重要的． 图7 大气压对氧气体积分数上限的影响 Fig．7 Effect of barometric pressures on maximum safe concentration 图8 海拔对氧气体积分数上限的影响 Fig．8 Effect of altitude on maximum safe concentration 3 结论 （1） 在高海拔地区‚室内富氧可以提高氧分压‚ 能有效提高人的睡眠质量和工作效率‚但氧气体积 分数的增加可能带来火灾危险． （2） 当氧分压不变时‚随着海拔升高材料的燃 ·1470· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷