公路隧道全射流风机运营通风设计

1、32内蒙古公路与运输Highways&TransportationinInnerMongolia2002-No.5文章编号:1005205742(2002)0520032202公路隧道全射流风机运营通风设计徐利华1郝玉文2(1.赤峰市公路管理处内蒙古赤峰024000;2.赤峰公路勘察设计研究院内蒙古赤峰024000)【摘要】简要介绍全射流风机纵向式通风在公路隧道运营通风设计中的优点,从方案选择、计算方法、设计注意事项等方面分析全射流风机纵向式通风的设计要点,并提出建议,为公路隧道运营通风方案选择和计算提供参考。【关键词】公路隧道;全射流风机;纵向式通风;设计中图分类号:U453.5文献

2、标识码:A隧道是一个半封闭空间,汽车通过隧道时所产生的污浊空气不能及时排出,必须借助于机械通风方式来保证隧道内的空气环境满足行车和车内人员的安全需要。尤其是双向行车的长大隧道,用相互抵消,而隧道机械通风将使隧道运营管理成本大幅度增加。因此,合理的隧道运营通风设计不仅能降低隧道的工程投资,而且对隧道内的行车安全以及乘客的身体健康与舒适都起着至关重要的作用。1公路隧道运营通风方式概括起来,公路隧道运营通风方式主要有纵向式和横向式两种。其中,纵向式通风又分为射流风机式、洞口风道式和竖、斜井送排风式等;横向式通风又分为半横向式和全横向式。其选择往往受技术、交通条件等因素制约,单凭隧道长度是难以确定的。

3、必须根据隧道所处地区环境、交通流向、车道数、交通量等条件,并结合经济效益综合考虑。纵向式通风一般以隧道行车道作为风道,横向式通风则必须设置专门的送排风道。2全射流风机纵向式通风的优点与其它通风方式相比,全射流风机纵向式通风有以下优点:(1)车道作为风道,风压损失小,不另设风道,隧道工程量较小。(2)在单向行车的隧道中可有效利用行车的活塞风作用,节约能源。(3)使用射流风机,价格较低,设备费用小。(4)可根据交通量的增长情况分期安装风机,从而减少工程前期投入。(5)可根据需要控制风机运转台数,有利于降低运营费用。3,是根据稀释隧道内空气中的的。根据车辆的燃油形式不同,我国公路隧道通风照明设计规范

4、对隧道内的一氧化碳(CO)和烟尘允许浓度分别作了规定,见表1、表2。表1CO设计浓度项目隧道长度(m)(ppm)汽车专用隧道1000300人车混合通行隧道100015030002502000100表2烟雾设计浓度计算行车速度(km/h)烟尘K(m-1)1000.0065800.007600.0075400.009隧道内稀释一氧化碳和烟尘所需的新鲜空气量计算公式如下:(1)计算CO排放量Qco和烟雾排放量QVIQco=qcofafdfhfivL(Nmfm)3.6×10-6QVI=qVIfa(VI)fdfh(VI)fiv(VI)L(Nmfm(VI)3.6×10-6式中:qco、

5、qVICO、烟雾基准排放量,建议取值0.01m3/辆km;2.5m2/辆kmfa、fa(VI)考虑CO和烟雾的车况系数。fd车密度系数。fh、fh(VI)考虑CO和烟雾的海拔高度系数。fvi、fvi(VI)考虑CO和烟雾的纵坡车速系数。总第77期徐利华等:公路隧道全射流风机运营通风设计33fm、fm(VI)考虑CO和烟雾的车型系数。Nm各种车型的设计交通量(辆/h)L隧道长度(km)计算公式如下:PM=(1+e+rL/Dr)(/2)Vn(Vn2=2.5m/s)以上系数可以从规范中查到。其中,CO基准排放量是以1995年为起点,并按每年1%2%的递减率计算获得的排放量作为设计年限的基准排放量。(

6、2)计算稀释CO和烟雾所需新鲜空气量Qreq(CO)、Qreq(VI)(Qco/)(p0/p)(T/T0)Qreq(CO)=106Qreq(VI)=QVI/Kp0/p标准大气压和隧址大气压之比T/T0隧道内夏季设计气温和标准气温之比(K)3.2隧道壁面与出入口压力损失PR计算3.5计算每台射流风机的升压(Pj)Vj2(1-)Pj=Vj射流风机出口风速(m/s)风机出风口面积与隧道断面面积比Aj/Ar流速比Vr/Vj射流风机位置折损系数计算单台射流风机升压之前,应首先确定拟采用的射流风机的型号,必要时应用试算法,并将各种射流风机的试算结果进行比较,以便选用最为经济的风机型号。由于安装射流风机与隧

7、道的断面净空有关,因。一般情,一方面可以减小隧,。,隧道净空断面应能满足比实际计算风机口径值大一级风机的安装要求。3.6计算射流风机的台数ZZ=(PR+PM-Pt)/Pj计算出射流风机的台数之后,再加上10%的备用量,即为所需风机的总台数。4结束语隧道壁面与出入口压力损失PR计算主要与隧道入口损失系数(e,一般取0.50.6)和车道磨擦损失系数(r,一般取0.025),(Dr)、隧道长度(L)公式如下:(PR=(1+e+r)/2)Vr23.3交通通风力(活塞风)(Pt)计算交通通风力是由隧道内行驶车辆的活塞作用所产生的,对隧道纵向式通风影响很大,特别是单向行车的隧道,在隧道较短的情况下,依靠活

8、塞风作用即可达到通风的目的。因此,其作用不可忽视。交通通风力可按下式计算;+2Pt=(Ae/Ar)(/2)n(Ut-Vr)-2(Ae/Ar)(/2)n(Ut+Vr)公路隧道运营通风计算是一项复杂而又重要的工作,必须在调查研究隧道交通状况、交通量、车辆组成、气象条件及地形条件等与通风有关的各种事项的基础上确定。隧道通风应与隧道平面、纵断面设计及隧道衬砌内轮廓拟定一起考虑。由于我国实际经验较少,许多计算参数都是参照国外资料取值。而预测的交通量、车辆组成往往存在不确定性,尤其是车辆的燃油标准和排放废气标准也没有精确的统计资料,凡此种种,都给公路隧道通风计算的准确性带来较多困难。对于长大隧道采用射流风机纵向式通风时,应根据当地的交通量预测情况,采取风机预埋件一次性施工,运营风机根据实际交通量发展情况分期安装方案,既可保证实际行车需要,又可降低前期工程费用。收稿日期:2002212203其中:隧道内空气密度Ae汽车等价阻力面积(m2)Ar隧道内行车空间断面积(m2)n、n+-与车道内风向同向、反向行驶的汽车台数;Vr车道内风速(m/s)Ut、Ut+-与车道内风向同向、反向行驶的汽车车速(m/s)3.4自然通风力(PM)计算自然通风力主要是由