公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算詳細(xì)案例

1、畢業(yè)設(shè)計(jì) 通風(fēng)計(jì)算公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算詳細(xì)案例以雙向交通二級(jí)公路隧道為例第四章 通風(fēng)計(jì)算4.1隧道需風(fēng)量計(jì)算隧道通風(fēng)的基本參數(shù)：道 路 等 級(jí)：二級(jí)公路，單洞雙向兩車道 設(shè)計(jì)行車速度：vt=60km/h=16.67m/s 空氣密度： =1.20kg/m3 隧道內(nèi)平均氣溫： tm=20 隧道長(zhǎng)度： L=1536.404m 隧道坡度： i=+1.30% 隧道斷面積： Ar=57.74m2 隧道當(dāng)量直徑： Dr=7.787m 設(shè)計(jì)交通量： 3500 (pcu/d)（近期）;5000(pcu/d)（遠(yuǎn)期） 交通組成：汽油車：小型客車32% ，小型貨車24%，中型貨車12%；柴油車：中型貨車10% ，大

2、型客車14% ，大型貨車8%；其他： 上下行比例為54：46，高峰小時(shí)系數(shù)為0.12 4.1.1CO排放量（1）取CO基準(zhǔn)排放量為：近期：qCO=0.007（1-2%）15=0.0052m3/(vehkm)遠(yuǎn)期：qCO=0.007（1-2%）30=0.0038m3/(vehkm)阻滯時(shí)近期：qCO=0.015（1-2%）15=0.0111m3/(vehkm)阻滯時(shí)近期：qCO=0.015（1-2%）30=0.0082m3/(vehkm)（2）考慮CO的車況系數(shù)為：fa=1.1（3）依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速60 km/h，40 km/h ，20km/h，10km/h（阻滯）。不同工況下的速度修

3、正系數(shù)fiv和車密度修正系數(shù)fd如下表：表4-1 各工況下CO的速度與密度修正系數(shù)工況車速（km/h）605040302010fivi=1.30%（上行）1.01.01.01.01.00.8i=-1.30%（下行）1.01.01.00.80.80.8fd11.21.5236（4）考慮CO海拔高度修正系數(shù)：平均海拔高度：H=876.112+896.0852=886.099.00m，fh=1.270（5）考慮CO的車型系fm數(shù)如下表：表4-2 CO的車型修正系數(shù)車型各種柴油車汽油車小客車旅行車、輕型貨車中型貨車大型貨車、拖掛車fm1.01.02.55.07.0（6）交通量分解：4-3 不同車型車輛

4、折算系數(shù)汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車1.0中型車1.5大型車2.0拖掛車3.0高峰小時(shí)交通量按日交通量的12%取值近景高峰小時(shí)交通量為：350012%=384（pcu/h）；計(jì)算后混合交通量為353（veh/h）遠(yuǎn)景高峰小時(shí)交通量為：500012%=600（pcu/h）；計(jì)算后混合交通量為504（veh/h）由于所給交通量是基于標(biāo)準(zhǔn)車的，所以車輛數(shù)需除以相應(yīng)的車輛折算系數(shù)。表4-4 不同車型交通量車型汽油車柴油車小客車輕型貨車中型貨車中型貨車大型客車大型貨車近期交通量8054614020 141711231610713410134283917遠(yuǎn)期交通量11581865829 192416

5、3422141019214448405624注：上坡方向交通量按60%計(jì)，下坡交通量為40%。（7）計(jì)算各工況下全隧道的CO排放量：vt=60km/hQCO=13.6106qCOfafdfhfivLm=1n（Nmfm）計(jì)算各工況車速下CO排放量如表所示：表4-5 各工況車速下CO排放量（單位：10-2m3/s）工況車速6050403020近期CO排放量0.1190.0800.142 0.0960.1780.1200.2370.1280.3560.1920.1990.2380.2980.3650.548遠(yuǎn)期CO排放量0.1240.0840.1490.1000.1860.1250.2480.134

6、0.3720.2010.2080.2490.3110.4820.573V=10km/h時(shí)按照交通阻滯來計(jì)算，阻滯長(zhǎng)度是按最長(zhǎng)1000m計(jì)算近景時(shí) QCO=0.791+0.533=1.324（10-2m3/s）遠(yuǎn)景時(shí) QCO=0.835+0.564=1.399（10-2m3/s）（8）最大CO排放量：有上述計(jì)算可以看出，在遠(yuǎn)期交通發(fā)生阻塞時(shí)，CO排放量最大，為：QCO=1.39910-2m3/s4.1.2稀釋CO的需風(fēng)量（1）根據(jù)規(guī)范，隧道長(zhǎng)度在1536.4時(shí)，內(nèi)插計(jì)算得隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度為：=136.6ppm （2）隧道內(nèi)平均氣溫：tm=20，換算為絕對(duì)溫度T=273+20=293K（3）隧址

7、大氣壓無實(shí)測(cè)值，按下式計(jì)算：P=Poe-ghRT式中：Po-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，101325Pa； g-重力加速度，9.81m/s2； h隧址平均海拔高度，本隧道為886.10m R空氣氣體常數(shù)，287J/kgK計(jì)算可得：P=91374Pa（4）稀釋CO的需風(fēng)量：Qreq（CO）=QCOP0PTT0106=121.889m3/s4.1.3煙霧排放量（1）煙霧的基準(zhǔn)排放量：近期：qVI=2.0（1-2%）15=1.477m3/輛km遠(yuǎn)期：qVI=2.0（1-2%）30=1.091m3/輛km（2）考慮煙霧的車況系數(shù)為：fa=1.2（3）依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速60 km/h，50 km/h ， 40

8、km/h ，30 km/h ，20km/h，10km/h（阻滯）。不同工況下的速度修正系數(shù)fiv（VI）和車密度修正系數(shù)fd如下表；表4-6 不同工況下煙霧對(duì)應(yīng)的車速和密度修正系數(shù)工況車速（km/h）605040302010fivi=1.3%（上行）1.7151.7151.2050.9600.7590.759i=-1.3%（下行）0.6900.6900.6550.5700.4700.470fd11.21.5236（4）柴油車交通量分解表4-7柴油車交通量車型中型貨車大型客車大型貨車近期交通量17112316107283917遠(yuǎn)期交通量241634221410405624（5）考慮煙霧海拔修正系

9、數(shù)：平均海拔高度：H=876.112+896.0852=886.099.00m，fh=1.146（6）考慮煙霧的車型系數(shù)如下表表4-8 煙霧的車型修正系數(shù)柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、拖掛車集裝箱車0.41.01.534（7）計(jì)算各工況下全隧道的煙霧排放量： vt=60km/hQVI=13.6106qVIfa（VI）fdfh（VI）fiv（VI）Lm=1nD（Nmfm（VI）計(jì)算各工況車速下煙霧排放量如表所示：表4-9 各工況車速下煙霧排放量（單位：m3/s）工況車速6050403020近期排放量0.0990.0270.1190.0330.1040.0390.1110.0450.1

10、310.0560.1260.1520.1430.1560.187遠(yuǎn)期排放量0.1050.0280.1270.0340.1110.0400.1180.0470.1400.0580.1330.1610.1510.1650.198V=10km/h時(shí)按照交通阻滯來計(jì)算，阻滯長(zhǎng)度是按最長(zhǎng)1000m計(jì)算近景時(shí) QCO=0.171+0.072=0.243m3/s）遠(yuǎn)景時(shí) QCO=0.182+0.075=0.257m3/s）（8）最大煙霧排放量：有上述計(jì)算可以看出，在遠(yuǎn)景隧道阻塞時(shí)，煙霧排放量最大，為：QVI=0.257m3/s4.1.4稀釋煙霧的需風(fēng)量（1）根據(jù)規(guī)范，取煙霧濃度設(shè)計(jì)值為K=0.0070m-1

11、，則煙霧稀釋系數(shù)為C=0.0070（2）煙霧稀釋的需風(fēng)量為：QreqVI=QVIC=36.714m3/s4.1.5稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時(shí)換氣次數(shù)為5次，則有：Qreq（異）=ArLtn=57.741536.436005=123.211m3/s4.1.6考慮火災(zāi)時(shí)排煙的需風(fēng)量取火災(zāi)排煙風(fēng)速為Vr=3m/s，則需風(fēng)量為：Qreq（火）=ArVr=57.743=173.220m3/s4.1.7結(jié)論綜合以上計(jì)算可確定隧道通風(fēng)需風(fēng)量：（單位：m3/s）Qreq=173.220m3/s4.2雙向交通隧道射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)計(jì)算4.2.1計(jì)算條件隧道長(zhǎng)度： Lr=1536.404.00m 隧道斷面積：

12、Ar=57.74m2 斷面當(dāng)量直徑： Dr=7.787m 設(shè)計(jì)交通量： N=3500pcud=420pcuh=353veh/h近景大型車混入率： r1=22% 遠(yuǎn)景大型車混入率： r1=30% 隧址空氣密度： =1.08kg/m3 隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速： vr=QreqAr=3m/s 4.2.2內(nèi)所需升壓力（1）空氣在隧道內(nèi)流動(dòng)受到的摩擦阻力及出入口損失為： Pr=1+e+rLrDr2vr2=1+0.5+0.021536.47.7871.08232=26.47Pa（2）隧道兩洞口的等效壓差，自然風(fēng)速取2m/s，隧道內(nèi)自燃通風(fēng)力為：Pm=1+e+rLrDr2vn2=1+0.5+0.021536.47.7

13、871.08222=11.76Pa（3）交通風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓力為： Pt=AmAr2n+（vt-vr）2-AmAr2n-（vt+vr）2汽車等效抗阻面積： Am=1-rlAcsc1+rlAclc2=1.10m2Acs小型車正面投影面積，為2.13m2ci小型車或大型車的空氣阻力系數(shù)，ci=0.0768xi +0.35xi 第i種車型在隧道內(nèi)的行車占有率Acl大型車正面投影面積，為5.37m2由計(jì)算表得各工況車速下所需升壓力表4-10 各工況車速所需升壓力近期計(jì)算表工況車速605040302010vt22.2216.6711.118.335.562.78Pt-3.934-4.767-5.583-6.366-7.063-7.423P42.16442.99743.81344.59645.29345.653遠(yuǎn)期計(jì)算表工況車速806040302010vt22.2216.6711.118.335.562.78Pt-5.914-7.041-8.145-9.204-10.148-1