D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.11.045 第31卷第11期 北京科技大学学报 Vol.31 No.11 2009年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2009 高原低气压环境室内富氧的安全氧气体积分数上限 杨雄)刘应书)沈民) 刘文海)张辉)李永玲)孟宇) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)青藏铁路公司劳卫部，西宁810007 摘要为了解决高海拔地区的富氧安全问题，通过实验模拟高原低气压环境，研究了滤纸、棉布和涤卡在富氧环境下燃烧 速度的变化情况·由实验可得，氧分压不变时，随着海拔的升高，材料的燃烧速度显著加快。结果表明，在高海拔地区，富氧到 与一个标准大气压中氧分压一致，会产生火灾危险·通过对实验数据的分析，得出了高原低气压环境下室内富氧的安全氧浓 度上限. 关键词高原；富氧：氧浓度；浓度上限：燃烧速度 分类号X932:TK16 Maximum safe concentration of oxygen-enriched atmosphere in high altitude YANG Xiong).LIU Ying shu),SHEN Min2),LIU Wen-hai),ZHA NG Hui),LI Yong-ling).MENG Yu) 1)School of Mechanical Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Occupational Safety and Health Administration.Railroad Company of Qinghai-Tibet.Xining 810007.China ABSTRACI In order to reduce the possibility of fire hazards in oxygen-enriched atmosphere,the burning rate of thin materials such as filter paper.cotton fabric and Dacron khaki in low barometric pressure and oxygen-enriched atmosphere was studied experimental- ly.The results show that the burning rate increases significantly with increasing altitude when the partial pressure of oxygen is con- stant.It is indicated that fire hazards will be caused in high altitude if the oxygen partial pressure is increased up to the oxygen partial pressure under the condition of the standard atmospheric pressure.The maximum safe concentration for oxygen-enrichment in high altitude was obtained from the analysis of experiment results. KEY WORDS high altitude:oxygen enriched:oxygen concentration:safe concentration:burning rate 近年来，随着西部大开发的不断深入，越来越多 可燃材料在不同大气环境下的燃烧特性有很大 低海拔地区的人进入高海拔地区，随着海拔的增 差别，如平原地区使用的打火机在高原地区无法打 加，空气中氧分压下降，低海拔地区的人进入高原后 着，汽车在高原地区运行时的效率会比在平原地区 会表现出极大的不适应并引发高原反应，对人们的 大幅下降.Simons和Archibald3研究了滤纸条和 正常生产和生活造成极大的影响，通过室内环境富 棉布条在同一氧分压下，改变大气压力时燃烧速度 氧，不但可以减少高原低氧环境对身体的损害，还可 的变化情况.Dor中通过向一密闭容器加压研究了 以提高体力劳动和脑力劳动的效率山.氧气体积分 不同气压和氧气体积分数条件下滤纸燃烧速度的变 数的增加虽然满足了人们对氧气的需求，但也可能 化，并用氦气取代氮气进行了实验研究.Klein研 带来火灾危险，历史上就曾经发生过很多因为氧气 究了棉布在氧一氮和氧一氦二元气体组分情况下的 体积分数过高而引发的事故).因此，高原低气 燃烧速度情况，基于滤纸等材料在富氧环境下燃烧 压环境安全氧气体积分数上限的确定成为高原富氧 速度，国外规定氧舱中氧气的体积分数不得超过 安全的重要课题 23.5%,我国规定氧气的体积分数不得超过 收稿日期：2009-01-16 基金项目：国家科技支撑计划资助项目(Na.2006BAC07B01) 作者简介：杨雄(1984-），男，博士研究生：刘应书(1960一)，男，教授，博士，E-mail:yliu@mc~usb-edu-en高原低气压环境室内富氧的安全氧气体积分数上限 杨 雄1） 刘应书1） 沈 民2） 刘文海1） 张 辉1） 李永玲1） 孟 宇1） 1） 北京科技大学机械工程学院‚北京100083 2） 青藏铁路公司劳卫部‚西宁810007 摘 要 为了解决高海拔地区的富氧安全问题‚通过实验模拟高原低气压环境‚研究了滤纸、棉布和涤卡在富氧环境下燃烧 速度的变化情况．由实验可得‚氧分压不变时‚随着海拔的升高‚材料的燃烧速度显著加快．结果表明‚在高海拔地区‚富氧到 与一个标准大气压中氧分压一致‚会产生火灾危险．通过对实验数据的分析‚得出了高原低气压环境下室内富氧的安全氧浓 度上限． 关键词 高原；富氧；氧浓度；浓度上限；燃烧速度 分类号 X932；T K16 Maximum safe concentration of oxygen-enriched atmosphere in high altitude Y A NG Xiong 1）‚LIU Y ing-shu 1）‚SHEN Min 2）‚LIU Wen-hai 1）‚ZHA NG Hui 1）‚LI Yong-ling 1）‚MENG Y u 1） 1） School of Mechanical Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） Occupational Safety and Health Administration‚Railroad Company of Qingha-i Tibet‚Xining810007‚China ABSTRACT In order to reduce the possibility of fire hazards in oxygen-enriched atmosphere‚the burning rate of thin materials such as filter paper‚cotton fabric and Dacron khaki in low barometric pressure and oxygen-enriched atmosphere was studied experimental￾ly．T he results show that the burning rate increases significantly with increasing altitude when the partial pressure of oxygen is con￾stant．It is indicated that fire hazards will be caused in high altitude if the oxygen partial pressure is increased up to the oxygen partial pressure under the condition of the standard atmospheric pressure．T he maximum safe concentration for oxygen-enrichment in high altitude was obtained from the analysis of experiment results． KEY WORDS high altitude；oxygen enriched；oxygen concentration；safe concentration；burning rate 收稿日期：2009－01－16 基金项目：国家科技支撑计划资助项目（No．2006BAC07B01） 作者简介：杨 雄（1984－）‚男‚博士研究生；刘应书（1960－）‚男‚教授‚博士‚E-mail：ysliu＠me．ustb．edu．cn 近年来‚随着西部大开发的不断深入‚越来越多 低海拔地区的人进入高海拔地区．随着海拔的增 加‚空气中氧分压下降‚低海拔地区的人进入高原后 会表现出极大的不适应并引发高原反应‚对人们的 正常生产和生活造成极大的影响．通过室内环境富 氧‚不但可以减少高原低氧环境对身体的损害‚还可 以提高体力劳动和脑力劳动的效率［1］．氧气体积分 数的增加虽然满足了人们对氧气的需求‚但也可能 带来火灾危险‚历史上就曾经发生过很多因为氧气 体积分数过高而引发的事故［1－2］．因此‚高原低气 压环境安全氧气体积分数上限的确定成为高原富氧 安全的重要课题． 可燃材料在不同大气环境下的燃烧特性有很大 差别‚如平原地区使用的打火机在高原地区无法打 着‚汽车在高原地区运行时的效率会比在平原地区 大幅下降．Simons 和 Archibald ［3］ 研究了滤纸条和 棉布条在同一氧分压下‚改变大气压力时燃烧速度 的变化情况．Dorr ［4］通过向一密闭容器加压研究了 不同气压和氧气体积分数条件下滤纸燃烧速度的变 化‚并用氦气取代氮气进行了实验研究．Klein ［5］研 究了棉布在氧－氮和氧－氦二元气体组分情况下的 燃烧速度情况．基于滤纸等材料在富氧环境下燃烧 速度‚国外规定氧舱中氧气的体积分数不得超过 23∙5％‚我 国 规 定 氧 气 的 体 积 分 数 不 得 超 过 第31卷 第11期 2009年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．11 Nov．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．11．045