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空间废水生物处理试验系统的构建与性能研究
1
作者 张良长 樊浩楠 +3 位作者 杨京松 毛瑞鑫 陈琳 李英斌 《航天医学与医学工程》 2025年第1期21-26,共6页
目的针对废水生物处理技术应用于空间条件下的瓶颈问题,构建空间废水生物处理试验系统并考察试验系统生化性能,为空间废水生物处理提供技术支撑。方法构建基于膜曝气生物膜反应器(MABR)工艺的空间废水生物处理试验系统,并通过77 d连续... 目的针对废水生物处理技术应用于空间条件下的瓶颈问题,构建空间废水生物处理试验系统并考察试验系统生化性能,为空间废水生物处理提供技术支撑。方法构建基于膜曝气生物膜反应器(MABR)工艺的空间废水生物处理试验系统,并通过77 d连续流试验,研究聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)膜组件处理模拟空气冷凝水的生化性能。结果两个膜组件平均总有机碳(TOC)去除率均能维持在90%以上,具备良好的有机物去除能力;空气源供氧模式下氨氧化能力较低,而在氧气源无泡供氧模式下,能同步获得90%以上的氨氧化率和总氮去除率,表现出良好的同步硝化和反硝化性能;PP膜组件中氮素转化功能菌群丰度高于PVDF膜组件,具备更优的氮素转化性能。结论废水生物处理试验系统能较好地适应空气冷凝水的处理,为空间废水处理提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 环控生保 生物处理 水处理 膜曝气生物膜 空间废水
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国际空间站集成ECLSS/TCS试验综述 被引量:14
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作者 付仕明 裴一飞 郄殿福 《航天器环境工程》 2010年第4期447-451,404,共5页
空间站集成eclss/tcs(环境控制与生命保障系统/热控系统)试验是一种系统级常压试验,用于单舱或多舱整体性能的鉴定和验收.文章介绍了国际空间站的环境试验标准,以及国际空间站计划中美国、欧洲及日本的集成eclss/tcs试验发展情况,主要... 空间站集成eclss/tcs(环境控制与生命保障系统/热控系统)试验是一种系统级常压试验,用于单舱或多舱整体性能的鉴定和验收.文章介绍了国际空间站的环境试验标准,以及国际空间站计划中美国、欧洲及日本的集成eclss/tcs试验发展情况,主要包括试验项目、试验功能及试验平台组成等.根据国际空间站集成eclss/tcs试验的特点,提出了我国发展该项试验的建议. 展开更多
关键词 空间站 环境试验 环境控制与生命保障系统 热控系统
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ECLSS中尿残液处理研究概况与技术选型分析 被引量:6
3
作者 柳录湘 张良长 +3 位作者 马秋成 艾为党 胡伟 吴志强 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期173-182,共10页
国际空间站环控生保系统(ECLSS)采用物化技术完成水的循环再生,过程中会有部分水分进入尿蒸馏产生的残液中,无法循环利用。通过适当的技术手段回收尿残液中的水分,可以进一步提高水循环闭合度,降低地面补给。综述了国内外尿残液水分回... 国际空间站环控生保系统(ECLSS)采用物化技术完成水的循环再生,过程中会有部分水分进入尿蒸馏产生的残液中,无法循环利用。通过适当的技术手段回收尿残液中的水分,可以进一步提高水循环闭合度,降低地面补给。综述了国内外尿残液水分回收技术的研究历程与发展趋势,综合对比了直接干燥技术、间接干燥技术、分离干燥3大类8项技术技术的特点,并结合现有基础,提出我国尿残液水分回收技术的选型建议,阐明尿残液水分回收技术的研究重点和难点,为后续研究提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 环控生保 尿处理 残液 水闭合度
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载人航天环控与生保标准现状概述
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作者 朱明新 泉浩芳 《航天标准化》 2024年第1期45-52,共8页
环境控制(简称环控)与生命保障系统(简称生保)作为载人航天器(或载人空间平台/基地)的分系统,直接关系到航天员的身体健康与安全,是载人航天的关键系统,也是区别于不载人航天器的根本所在。本文简介载人航天环控与生保技术发展与标准现... 环境控制(简称环控)与生命保障系统(简称生保)作为载人航天器(或载人空间平台/基地)的分系统,直接关系到航天员的身体健康与安全,是载人航天的关键系统,也是区别于不载人航天器的根本所在。本文简介载人航天环控与生保技术发展与标准现状,概述ISO标准、MCB标准和ECSS标准相关内容,针对我国现状,提出以下建议:借鉴国外经验,从用户及应用角度出发,围绕环控生保两大任务及技术要素进行标准体系策划;标准项目去型号化,重点规定技术要求以及接口;采用谁使用就由谁主导制定标准的原则,充分满足用户使用需求。 展开更多
关键词 载人航天 环境控制与生命保障系统(eclss) 航天标准
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基于质子膜的尿残液膜蒸馏影响因素研究
5
作者 张非凡 张良长 +3 位作者 薛玉荣 李森 田科 吴志强 《湘潭大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期58-69,共12页
针对尿残液强酸强腐蚀性、物质含量高的特点,开发以质子膜为介质的间接加热气扫式膜蒸馏技术,完成尿残液的水分回收,以进一步提高空间站环控生保系统水资源闭合度.对比研究了7种质子膜材料的气相和液相两种接触模式下的蒸馏速率,获得质... 针对尿残液强酸强腐蚀性、物质含量高的特点,开发以质子膜为介质的间接加热气扫式膜蒸馏技术,完成尿残液的水分回收,以进一步提高空间站环控生保系统水资源闭合度.对比研究了7种质子膜材料的气相和液相两种接触模式下的蒸馏速率,获得质子膜材料的主动吸水、水分传输和尿残液耐受能力等特性.建立了尿残液液相接触模式下的传质传热理论模型,考察了质子膜厚度、尿残液物质浓度、进气流量、进气湿度和进气温度等5个主要变量对蒸馏速率的影响规律,其中进气湿度对蒸馏速率有着相对较大的影响.理论计算所得蒸馏速率与实测值之间的相对标准偏差为5.8%,验证了模型的有效性.研究结果为尿残液水分回收技术的开发和应用提供了理论和实验依据. 展开更多
关键词 质子膜 传热传质 环控生保 尿处理
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膜曝气生物膜反应器处理航天生活废水效能研究
6
作者 詹承博 张良长 +2 位作者 薛玉荣 艾为党 董文艺 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第1期9-16,共8页
针对未来星球基地与长期地外飞行产生废水的处理需求,构建了膜曝气生物膜反应器(MABR),以探究该工艺对含尿液与卫生废水的模拟航天废水的处理效能。通过为期376 d的连续试验,开展了反应器启动和驯化,对含不同体积分数尿液的生活废水、... 针对未来星球基地与长期地外飞行产生废水的处理需求,构建了膜曝气生物膜反应器(MABR),以探究该工艺对含尿液与卫生废水的模拟航天废水的处理效能。通过为期376 d的连续试验,开展了反应器启动和驯化,对含不同体积分数尿液的生活废水、飞行阶段废水的处理效能进行研究。结果表明,对尿液体积分数10%的生活废水,MABR稳定运行时可实现97%的总有机碳(TOC)去除率,以及83%的总氮(TN)去除率;对尿液体积分数40%的生活废水,可实现99%的TOC去除率,以及92%的总氮去除率;对飞行阶段废水,可实现98%的TOC去除率,以及65%的总氮去除率。从反应器的活性污泥中检测到丰富的反硝化细菌以及少量厌氧氨氧化菌。经历驯化后,MABR在286 d内对航天生活废水中碳、氮保持了较高的去除率,从而初步验证了该工艺应用于载人航天生活废水处理的可行性。 展开更多
关键词 MABR 星球基地生活废水 生物脱氮 环境控制与生命保障系统
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中国载人航天器环境控制与生命保障技术研究 被引量:37
7
作者 汤兰祥 高峰 +3 位作者 邓一兵 傅岚 董文平 周抗寒 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期167-174,共8页
中国载人航天器环控生保技术经历了预先研究和局部技术卫星试验,进行了"神舟"飞船环控生保分系统的研制,并进行了物理化学再生式环控生保技术和受控生态生保技术的研究。本文主要介绍了上述过程环控生保系统技术的研究进展,... 中国载人航天器环控生保技术经历了预先研究和局部技术卫星试验,进行了"神舟"飞船环控生保分系统的研制,并进行了物理化学再生式环控生保技术和受控生态生保技术的研究。本文主要介绍了上述过程环控生保系统技术的研究进展,并分析了环控生保系统的技术特点。 展开更多
关键词 载人航天器 “神舟”飞船 空间站 舱外航天服 环境控制与生命保障系统 再生式环控生保技术 受控生态环保技术
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再生式环控生保技术研究及进展 被引量:36
8
作者 周抗寒 傅岚 +1 位作者 韩永强 李俊荣 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期566-572,共7页
环控生保系统 (ECLSS) ,是载人航天器最具载人航天特征的一个重要系统 ,是直接关系到航天员生命安全的不可缺少的保障条件。本文介绍了构成再生生保系统氧、水闭路的主要技术 ,比较、分析了各技术的优劣 ,指出了今后研究发展的方向。
关键词 环境控制与生命保障系统 再生生命保障系统 空间站 再生 氧气
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空间站再生生保关键技术研究 被引量:22
9
作者 吴志强 高峰 +6 位作者 邓一兵 卞强 董文平 刘向阳 周抗寒 李英斌 赵成坚 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期105-111,共7页
为了实现长期载人飞行,必须研发再生生保技术。再生生保系统对于中国空间站的建造和运营至关重要。利用物理化学方法,实现航天员代谢废物的回收利用以及吸附剂的循环使用,可以降低载人航天器长期在轨的运行费用。本文回顾了国外再生生... 为了实现长期载人飞行,必须研发再生生保技术。再生生保系统对于中国空间站的建造和运营至关重要。利用物理化学方法,实现航天员代谢废物的回收利用以及吸附剂的循环使用,可以降低载人航天器长期在轨的运行费用。本文回顾了国外再生生保技术的发展现状,简述了我国空间站再生生保系统总体方案,重点从电解制氧、CO_2去除、微量有害气体去除、水处理和尿处理等五方面阐述了关键技术研究成果。最后,对我国再生生保技术的空间应用提出了建议与思考。 展开更多
关键词 再生生保系统 空间站 关键技术
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模拟微重力条件下的膜式水气分离器的实验研究 被引量:9
10
作者 王飞 周抗寒 +1 位作者 李俊荣 尹永利 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期310-315,共6页
目的研究中、长期载人航天任务中微重力条件下的水气分离问题。方法利用自行研制的水气分离组件和不同材质、规格的亲水微孔滤膜,对不同压力和配比的水/气混合物进行分离实验,并研究了重力对分离的影响。结果将4~6L/h水、2500mL/minO2... 目的研究中、长期载人航天任务中微重力条件下的水气分离问题。方法利用自行研制的水气分离组件和不同材质、规格的亲水微孔滤膜,对不同压力和配比的水/气混合物进行分离实验,并研究了重力对分离的影响。结果将4~6L/h水、2500mL/minO2组成的混合流体分离成不含水的气流和含气量<1%的液流,对液流中含有的微量气体的来源和含量进行分析,证明重力对分离过程无影响。结论水气分离组件设计合理,亲水微孔滤膜具有在微重力条件下进行水气分离的能力,需进一步研究并有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 模拟微重力 亲水微孔膜 水/气分离 环控生保技术
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空间站电解制氧技术研究进展 被引量:17
11
作者 李俊荣 尹永利 +2 位作者 周抗寒 王飞 任春波 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期215-220,共6页
电解制氧技术是空间站环控生保系统最复杂的核心技术之一。本文简要介绍了美国和俄罗斯空间站电解制氧技术及其应用情况,系统介绍了我国空间站电解制氧技术的发展历程、总体方案、目前研究进展,可为空间站电解制氧技术研究和工程研制提... 电解制氧技术是空间站环控生保系统最复杂的核心技术之一。本文简要介绍了美国和俄罗斯空间站电解制氧技术及其应用情况,系统介绍了我国空间站电解制氧技术的发展历程、总体方案、目前研究进展,可为空间站电解制氧技术研究和工程研制提供参考。 展开更多
关键词 空间站 环控生保系统 电解制氧
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冷冻浓缩-RO工艺处理空间站尿液试验研究 被引量:13
12
作者 于涛 马军 +1 位作者 张立秋 张吉礼 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期567-569,584,共4页
尿液废水的处理是空间站再生式环境控制与生命保障系统的重要环节.以尿液为分析目标,考察了单/多级冷冻浓缩对尿液的预处理效果,以及反渗透膜对融冰的深度处理效果,并进行了能耗分析.结果表明,冷冻浓缩能高效地去除尿液中各种杂质,仅经... 尿液废水的处理是空间站再生式环境控制与生命保障系统的重要环节.以尿液为分析目标,考察了单/多级冷冻浓缩对尿液的预处理效果,以及反渗透膜对融冰的深度处理效果,并进行了能耗分析.结果表明,冷冻浓缩能高效地去除尿液中各种杂质,仅经单级处理,即可去除原尿液97%以上的氨氮、有机物和91%以上的盐;反渗透装置对进水中的盐和氨氮有良好的去除效果,各级融冰经反渗透膜过滤后,出水水质均可满足杂用水的水质标准;综合考虑能耗和出水水质,认为两级冷冻浓缩与反渗透的组合工艺更能体现该工艺高效低耗的特征. 展开更多
关键词 空间站 环境控制与生命保障系统 尿液 冷冻浓缩
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空间站舱内空气速度分布的CFD分析 被引量:18
13
作者 付仕明 徐小平 +1 位作者 李劲东 潘增富 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1137-1141,共5页
为了设计一个合适的通风系统,建立了某型空间站座舱和送风设备的CFD模型。基于这些模型,采用k-ε湍流模型获得了舱内空气在不同流量,不同散流器送风方向和不同散流器布置方式等条件下的流速分布,简要分析了空间站向飞船提供热支持时,舱... 为了设计一个合适的通风系统,建立了某型空间站座舱和送风设备的CFD模型。基于这些模型,采用k-ε湍流模型获得了舱内空气在不同流量,不同散流器送风方向和不同散流器布置方式等条件下的流速分布,简要分析了空间站向飞船提供热支持时,舱间通风对舱内空气速度分布的影响。分析结果表明:(1)散流器的送风方向对流速的分布影响很大,45度进风方式的流速分布明显优于30度的进风方式;(2)推荐的三种散流器布置方式均可以获得满意的流速分布,关键是能否根据不同的空气流量提供合适的散流器出口速度;(3)设计合理的舱间通风能够改善舱内空气流速的分布;(4)提供的数据可以直接用于该型空间站通风系统的设计。 展开更多
关键词 空间站 环境控制与生命保障系统 CFD 通风系统 温湿度控制
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空间站乘员睡眠区二氧化碳聚集现象 被引量:10
14
作者 付仕明 徐小平 +1 位作者 李劲东 潘增富 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期523-526,共4页
为了分析乘员在没有良好通风的压力舱内停留时,呼出CO2的聚集过程并评估其可能导致的医学危害,建立了乘员在特定空间站睡眠舱的计算流体动力学模型,对乘员在睡眠区的呼吸过程进行了非稳态模拟.模拟中乘员的CO2呼出浓度和肺通气量根据生... 为了分析乘员在没有良好通风的压力舱内停留时,呼出CO2的聚集过程并评估其可能导致的医学危害,建立了乘员在特定空间站睡眠舱的计算流体动力学模型,对乘员在睡眠区的呼吸过程进行了非稳态模拟.模拟中乘员的CO2呼出浓度和肺通气量根据生理实验随CO2吸入浓度变化.通过模拟给出了睡眠区典型位置处CO2分压随时间的变化规律.最后提出了无通风条件下乘员在睡眠区停留的最大容许时间,睡眠区CO2浓度监测仪的布置原则和类似情况下为保障乘员生命安全可采取的一些措施. 展开更多
关键词 空间站 二氧化碳 环境控制与生命保障 计算流体动力学
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载人飞船环控生保自学习智能决策支持系统的设计与实现 被引量:3
15
作者 邓一兵 巴杰 +1 位作者 胡伟 沈钧毅 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期57-61,共5页
目的在载人飞船飞行期间监控环境控制与生命保障系统(environment control and life support system,ECLSS)的工作状态,对故障进行诊断和决策支持。方法依据决策支持系统、神经网络和专家系统原理,设计出了环控生保决策支持系统(ECLSS D... 目的在载人飞船飞行期间监控环境控制与生命保障系统(environment control and life support system,ECLSS)的工作状态,对故障进行诊断和决策支持。方法依据决策支持系统、神经网络和专家系统原理,设计出了环控生保决策支持系统(ECLSS Decision supporting system,EDSS)的基本结构,运用故障树分析方法进行故障划分,形成专家知识,并将神经网络与专家系统相结合进行自学习。结果在2人5天的“神舟”6号载人飞行试验中,软件系统得到了全面考核和验证,为试验任务的圆满成功提供了良好的技术支持和保障。结论所建立的决策支持系统能够准确、迅速地进行数据判读和故障诊断,数学模型设计正确,参数预测结果合理。 展开更多
关键词 环控生保系统(eclss) 自学习智能决策支持系统 神经网络 专家系统 载人飞船
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空间站尿液废水处理回用技术及其应用进展 被引量:7
16
作者 于涛 李永峰 +2 位作者 马军 张吉利 杨传平 《上海工程技术大学学报》 CAS 2009年第2期124-130,共7页
尿液含有高浓度的有机物、氨氮和盐,实现尿液的闭路循环是空间站再生式环境控制与生命保障系统的重要环节.对国外尿液处理技术的发展动态以及蒸馏法、高级氧化法、冻干法和生物法等4种尿液处理与水回用工艺作了综述,并在对各种工艺进行... 尿液含有高浓度的有机物、氨氮和盐,实现尿液的闭路循环是空间站再生式环境控制与生命保障系统的重要环节.对国外尿液处理技术的发展动态以及蒸馏法、高级氧化法、冻干法和生物法等4种尿液处理与水回用工艺作了综述,并在对各种工艺进行系统分析比较的基础上,指出了我国研发新型空间站尿液处理与水回用设备时应重点考虑的研究方向. 展开更多
关键词 空间站 环境控制与生命保障 尿液处理 水回用
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环控生保集成演示验证系统总体设计及其试验验证 被引量:2
17
作者 芮嘉白 郑传先 曾庆堂 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期423-427,共5页
目的研制环控生保集成演示验证系统 ,为未来中长期环控生保系统技术的研究创造一个先进的地面研究试验环境。方法将固态胺二氧化碳收集浓缩、Sabatier二氧化碳还原、全氟磺酸热电综合膜蒸发尿处理和固态聚合物水电解制氧等再生式生保技... 目的研制环控生保集成演示验证系统 ,为未来中长期环控生保系统技术的研究创造一个先进的地面研究试验环境。方法将固态胺二氧化碳收集浓缩、Sabatier二氧化碳还原、全氟磺酸热电综合膜蒸发尿处理和固态聚合物水电解制氧等再生式生保技术、集中通风温湿度控制技术、测量控制等非再生式技术集成在一密封绝热环境中 ,并通过试验考核。结果系统及再生式各分系统主要技术指标满足要求 ,系统总体及各分系统的整合是成功的 ,基本上达到了系统整合部分闭环。结论系统方案设计合理 ,系统的主要性能技术指标满足要求。系统总体及所属各个分系统之间匹配与协调性良好 ,系统运转正常 。 展开更多
关键词 环控生保集成演示验证系统 总体设计 空间站 再生式生保
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空间站温湿度控制子系统的动态分析 被引量:3
18
作者 付仕明 李劲东 潘增富 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期683-687,共5页
为了某空间站温湿度控制子系统的设计和运行操作,分析了该子系统的动态性能。分析了空间站上空气的热湿源,安排了不同乘员的活动程序;根据密封舱内空气热量和质量平衡原理导出了温湿度控制子系统的动态分析方法;最后给出了六种情况下的... 为了某空间站温湿度控制子系统的设计和运行操作,分析了该子系统的动态性能。分析了空间站上空气的热湿源,安排了不同乘员的活动程序;根据密封舱内空气热量和质量平衡原理导出了温湿度控制子系统的动态分析方法;最后给出了六种情况下的动态分析结果。分析结果表明:1)该分析方法可以较为准确的反映温湿度控制系统的动态性能,如果载荷(特别是湿载荷)能用连续函数的形式来表示可以使分析结果更好;2)在该空间站的温湿度控制中宜采用主动温度控制策略而不是主动湿度控制;3)密封舱内保持相对较高的空气温度有利于保持较低的相对湿度;4)当空间站向对接飞船供应热空气时,可能会使空气温度低于露点温度而导致舱内的水蒸汽发生凝结。 展开更多
关键词 温湿度控制 空间站 环境控制与生命保障系统
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尿残液气扫式膜蒸馏机理与实验 被引量:3
19
作者 张良长 柳录湘 +3 位作者 张非凡 艾为党 胡伟 吴志强 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期112-121,共10页
尿残液是空间站环境控制与生命保障(环控生保)系统中尿液水分回收过程的副产物,具有高盐含量、强酸强氧化性的特点,进一步处理处置难度大.本文立足现有空间站水循环技术状态,充分考虑轻量化、高可靠的工程约束,提出采用间接加热气扫式... 尿残液是空间站环境控制与生命保障(环控生保)系统中尿液水分回收过程的副产物,具有高盐含量、强酸强氧化性的特点,进一步处理处置难度大.本文立足现有空间站水循环技术状态,充分考虑轻量化、高可靠的工程约束,提出采用间接加热气扫式膜蒸馏技术途径完成残液中的水分回收,同时完成减量化处理.建立该膜蒸馏形式的传热传质模型,分别考察了吹扫气体状态(温度、湿度、流量),膜材料性质(厚度、孔径、孔隙率),以及残液物质浓度等7个主要变量对蒸馏速率的影响规律,其中的孔隙率和进气湿度对蒸馏速率有相对更大的影响.针对尿残液的理化性质,筛选出13种耐受性疏水膜材料,开展膜蒸馏实验,实验所得趋势与理论预测一致,实验值与理论值的平均相对偏差为6.6%,验证了模型的有效性.研究为残液水分回收膜材料选择和技术开发提供了理论和实验基础. 展开更多
关键词 环控生保 水循环 尿处理 传热传质
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人体代谢耗氧模拟方法研究 被引量:4
20
作者 冯红旗 董文平 +2 位作者 刘力涛 王康 杨京松 《载人航天》 CSCD 2014年第6期503-509,共7页
利用沸石分子筛对氧气和氮气选择性吸附的特性,提出了分子筛吸附-解吸模拟密封舱内人体消耗氧气的方法,研制了能够模拟5人耗氧量的试验装置,并对装置的富氧气体氧浓度、密封舱内气体成分吸附情况、耗氧模拟精度及补氮气功能等进行了测... 利用沸石分子筛对氧气和氮气选择性吸附的特性,提出了分子筛吸附-解吸模拟密封舱内人体消耗氧气的方法,研制了能够模拟5人耗氧量的试验装置,并对装置的富氧气体氧浓度、密封舱内气体成分吸附情况、耗氧模拟精度及补氮气功能等进行了测试和分析,经环控生保系统集成性能试验的使用考核,装置出口富氧气体氧浓度可达93%以上,耗氧模拟精度优于5%,基本不消耗密封舱内的其它气体成分,能够较好地模拟人体对氧气的消耗。结果表明:分子筛耗氧模拟方法精度高,对密封舱内气体成分影响小,装置工作稳定性好,适用于长期载人航天任务中密封舱环境参数控制能力的研究。 展开更多
关键词 环控生保系统 人体耗氧 分子筛 耗氧模拟装置 氧氮分离
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