公路隧道通风设计计算详细案例

毕业设计通风计算第1页，共9页公路隧道通风设计计算详细案例以双向交通二级公路隧道为例第四章通风计算4.1隧道需风量计算隧道通风的基本参数：道路等级：二级公路，单洞双向两车道设计行车速度：vt=60𝑘𝑚/ℎ=16.67m/s空气密度：ρ=1.20kg/m3隧道内平均气温：tm=20℃隧道长度：L=1536.404m隧道坡度：i=+1.30%隧道断面积：Ar=57.74m2隧道当量直径：Dr=SAr4=7.787m设计交通量：3500(pcu/d)（近期）;5000(pcu/d)（远期）交通组成：汽油车：小型客车32%，小型货车24%，中型货车12%；柴油车：中型货车10%，大型客车14%，大型货车8%；其他：上下行比例为54：46，高峰小时系数为0.124.1.1CO排放量（1）取CO基准排放量为：近期：qCO=0.007×（1−2%）15=0.0052m3/(veh·km)远期：qCO=0.007×（1−2%）30=0.0038m3/(veh·km)阻滞时近期：qCO=0.015×（1−2%）15=0.0111m3/(veh·km)阻滞时近期：qCO=0.015×（1−2%）30=0.0082m3/(veh·km)毕业设计通风计算第2页，共9页（2）考虑CO的车况系数为：fa=1.1（3）依据规范，分别考虑工况车速60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞）。不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如下表：表4-1各工况下CO的速度与密度修正系数工况车速（km/h）605040302010fiv=.%（上行）1.01.01.01.01.00.8=−.%（下行）1.01.01.00.80.80.811.21.5236（4）考虑CO海拔高度修正系数：平均海拔高度：H=(876.112+896.085)2⁄=886.099.00m，fh=1.270（5）考虑CO的车型系fm数如下表：表4-2CO的车型修正系数车型各种柴油车汽油车小客车旅行车、轻型货车中型货车大型货车、拖挂车1.01.02.55.07.0（6）交通量分解：4-3不同车型车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0192t座的客车和载质量的货车中型车1.5192~7tt座的客车和载质量的货车大型车2.07t14t载质量,货车拖挂车3.014t载质量,货车高峰小时交通量按日交通量的12%取值近景高峰小时交通量为：3500×12%=384（pcu/h）；计算后混合交通量为353（veh/h）远景高峰小时交通量为：5000×12%=600（pcu/h）；计算后混合交通量为504毕业设计通风计算第3页，共9页（veh/h）由于所给交通量是基于标准车的，所以车辆数需除以相应的车辆折算系数。表4-4不同车型交通量车型汽油车柴油车小客车轻型货车中型货车中型货车大型客车大型货车近期交通量8054614020141711231610713410134283917远期交通量115818658291924163422141019214448405624注：上坡方向交通量按60%计，下坡交通量为40%。（7）计算各工况下全隧道的CO排放量：vt=60km/hQCO=13.6×106·qCO·fa·fd·fh·fiv·L·∑（Nm·fm）nm=1计算各工况车速下CO排放量如表所示：表4-5各工况车速下CO排放量（单位：10−2m3/s）工况车速6050403020近期CO排放量0.1190.0800.1420.0960.1780.1200.2370.1280.3560.1920.1990.2380.2980.3650.548远期CO排放量0.1240.0840.1490.1000.1860.1250.2480.1340.3720.2010.2080.2490.3110.4820.573V=10km/h时按照交通阻滞来计算，阻滞长度是按最长1000m计算近景时QCO=0.791+0.533=1.324（10−2m3/s）远景时QCO=0.835+0.564=1.399（10−2m3/s）（8）最大CO排放量：有上述计算可以看出，在远期交通发生阻塞时，CO排放量最大，为：QCO=1.399×10−2m3/s毕业设计通风计算第4页，共9页4.1.2稀释CO的需风量（1）根据规范，隧道长度在1536.4时，内插计算得隧道内CO设计浓度为：δ=136.6ppm（2）隧道内平均气温：tm=20℃，换算为绝对温度T=273+20=293K（3）隧址大气压无实测值，按下式计算：P=Po·e−ghRT式中：Po--标准大气压，101325Pa；g--重力加速度，9.81m/s2；h—隧址平均海拔高度，本隧道为886.10mR—空气气体常数，287J/kg·K计算可得：P=91374Pa（4）稀释CO的需风量：𝑄𝑟𝑒𝑞（𝐶𝑂）=𝑄𝐶𝑂𝛿·𝑃0𝑃·𝑇𝑇0×106=121.889𝑚3/𝑠4.1.3烟雾排放量（1）烟雾的基准排放量：近期：qVI=2.0×（1−2%）15=1.477m3/辆·km远期：qVI=2.0×（1−2%）30=1.091m3/辆·km（2）考虑烟雾的车况系数为：fa=1.2（3）依据规范，分别考虑工况车速60km/h，50km/h，40km/h，30km/h，20km/h，10km/h（阻滞）。不同工况下的速度修正系数fiv（VI）和车密度修正系数fd如下表；表4-6不同工况下烟雾对应的车速和密度修正系数工况车速（km/h）605040302010=.%（上行）1.7151.7151.2050.9600.7590.759=−.%（下行）0.6900.6900.6550.5700.4700.470fd11.21.5236（4）柴油车交通量分解表4-7柴油车交通量车型中型货车大型客车大型货车毕业设计通风计算第5页，共9页近期交通量17112316107283917远期交通量241634221410405624（5）考虑烟雾海拔修正系数：平均海拔高度：H=(876.112+896.085)2⁄=886.099.00m，fh=1.146（6）考虑烟雾的车型系数如下表表4-8烟雾的车型修正系数柴油车轻型货车中型货车重型货车、大型客车、拖挂车集装箱车0.41.01.53～4（7）计算各工况下全隧道的烟雾排放量：vt=60km/hQVI=13.6×106·qVI·fa（VI）·fd·fh（VI）·fiv（VI）·L·∑（Nm·fm（VI））nDm=1计算各工况车速下烟雾排放量如表所示：表4-9各工况车速下烟雾排放量（单位：m3/s）工况车速6050403020近期排放量0.0990.0270.1190.0330.1040.0390.1110.0450.1310.0560.1260.1520.1430.1560.187远期排放量0.1050.0280.1270.0340.1110.0400.1180.0470.1400.0580.1330.1610.1510.1650.198V=10km/h时按照交通阻滞来计算，阻滞长度是按最长1000m计算近景时QCO=0.171+0.072=0.243m3/s）远景时QCO=0.182+0.075=0.257m3/s）（8）最大烟雾排放量：有上述计算可以看出，在远景隧道阻塞时，烟雾排放量最大，为：QVI=0.257m3/s毕业设计通风计算第6页，共9页4.1.4稀释烟雾的需风量（1）根据规范，取烟雾浓度设计值为K=0.0070m-1，则烟雾稀释系数为C=0.0070（2）烟雾稀释的需风量为：Qreq(VI)=QVIC=36.714m3/s4.1.5稀释空气内异味的需风量取每小时换气次数为5次，则有：Qreq（异）=Ar·Lt·n=57.74×1536.43600×5=123.211m3/s4.1.6考虑火灾时排烟的需风量取火灾排烟风速为Vr=3m/s，则需风量为：Qreq（火）=Ar·Vr=57.74×3=173.220m3/s4.1.7结论综合以上计算可确定隧道通风需风量：（单位：m3/s）Qreq=173.220m3/s4.2双向交通隧道射流风机纵向通风计算4.2.1计算条件隧道长度：Lr=1536.404.00m隧道断面积：𝐴𝑟=57.74𝑚2断面当量直径：Dr=7.787m设计交通量：N=3500(pcud)=420pcuh=353veh/h近景大型车混入率：r1=22%远景大型车混入率：r1=30%隧址空气密度：ρ=1.08kg/m3隧道设计风速：vr=QreqAr=3m/s毕业设计通风计算第7页，共9页4.2.2内所需升压力（1）空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为：∆Pr=(1+ξe+λr·LrDr)·ρ2·vr2=(1+0.5+0.02×1536.47.787)×1.082×32=26.47Pa（2）隧道两洞口的等效压差，自然风速取2m/s，隧道内自燃通风力为：∆P𝑚=(1+ξe+λr·LrDr)·ρ2·vn2=(1+0.5+0.02×1536.47.787)×1.082×22=11.76Pa（3）交通风产生的风压力为：∆Pt=AmAr·ρ2·n+·（𝑣t−𝑣r）2−AmAr·ρ2·n−·（𝑣t+𝑣r）2汽车等效抗阻面积：Am=(1−rl)·Acs·ξc1+rl·Acl·ξc2=1.10m2Acs—小型车正面投影面积，为2.13m2ξci—小型车或大型车的空气阻力系数，ξci=0.0768xi+0.35xi第i种车型在隧道内的行车占有率Acl—大型车正面投影面积，为5.37m2由计算表得各工况车速下所需升压力表4-10各工况车速所需升压力近期计算表工况车速605040302010vt22.2216.6711.118.335.562.78△Pt-3.934-4.767-5.583-6.366-7.063-7.423△P42.16442.99743.81344.59645.29345.653远期计算表工况车速806040302010vt22.2216.6711.118.335.562.78△Pt-5.914-7.041-8.145-9.204-10.148-10.635△P44.14445.27146.37547.43448.37848.865最大升压力为48.865Pa。4.2.3射流风机所需台数900型射流风机每台的升压力∆Pj根据下式计算：毕业设计通风计算第8页，共9页∆Pj=ρ·Vj2·Φ·(1−ψ)∙η=5.56N/m2Aj=0.636m2；Φ=AjAr=0.01101；Vj=25m/s；ψ=VrVj=0.12;η=0.85𝑖=∆𝑝∆𝑝𝑗=8.78台≈9台若按照两台一组布置，需布置5组,共布置10台，并有一定安全储备毕业设计通风计算第9页，共9页