西南交大隧道通风第三次作业——公路隧道运营通风设计计算.doc

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1、西南交大隧道通风第三次作业公路隧道运营通风设计计算隧道通风与灾害控制课程作业3公路隧道运营通风设计计算姓 名： * 学 号： * 学 院: 土木工程学院 专 业： 桥梁与隧道工程 任课教师： 蒋雅君 副教授 王 峰 副教授 二一五年六月五日 0目 录1隧道通风设计基本资料12隧道需风量计算12.1该隧道通风需风量计算相关基本资料12.2隧道中CO排放量22.3稀释CO需风量42.4稀释烟雾需风量52。5稀释空气内异味需风量72。6考虑火灾时的排烟量73射流风机纵向通风计算73。1有关参数73。2自然风阻力73.3交通风压83。4通风阻抗力83。5隧道所需升压83.6射流机需求量8参考文献910

2、公路隧道通风设计1 隧道通风设计基本资料 道路等级:高速公路,分离式单向双车道（计算单洞）； 行车速度：Vt=80 km/h； 空气密度：=1.2 kg/m3； 隧道长度、纵坡和平均海拔高度如图11所。图1-1 隧道上行线示意图2 隧道需风量计算2.1 该隧道通风需风量计算相关基本资料 隧道断面面积:Ar=68。05 m2; 隧道当量直径:Dr=8.41 m； 设计交通量：15000辆中型车/日(双向），高峰小时交通量按日交通量的12计算，上下行交通量不均衡系数1。1。 交通组成：汽油车：小型客车15，小型货车18%,中型货车24%；柴油车：中型货车24%，大型客车13%，大型货车6。 隧道内

3、平均温度:tm=20C； 拟设计通风方式：纵向通风； 火灾时排烟风速：3m/s.2.2 隧道中CO排放量隧道中CO的排放量计算公式如式(1)所示： (1）其中：Qco 隧道全长排放CO的量，m3/s；qco 1辆标准车行驶1km所排放的CO的体积，m3/辆km,可取0。01 m3/辆km;fa 考虑CO的车况系数,按表21取；fd 车密度系数，按表2-2取；fh 考虑CO的海拔高度系数,按图2-1取；fm 考虑CO的车型系数，按表2-3取；ftv 考虑CO的纵坡-车速系数，按表2-3取；n 车型类别数;Nm 相应车型的设计交通量；L 隧道长度。当考虑CO影响时的车况系数fa如表2-1所示。表2

4、1 考虑CO车况系数fa适用道路等级fa高速公路、一级公路1.0二、三、四级公路1.1-1.2车辆密度系数fa如表22所示.表22 车密度系数fd车速（km/h)1008070605040302010fa0。60。750。8511。21.5236当考虑CO影响时的车型系数fm如表23所示.表2-3 考虑CO的车型系数fm车型柴油车汽油车小客车旅行车、轻客车中型货车大型货车、拖挂车fm1.01。02。55.07.0当考虑CO影响时的纵坡-车速系数ftv如表2-4所示。表24 考虑CO的纵坡车速系数ftv当考虑CO影响时的海拔高度系数fh如图2-1所示。图21 考虑CO的海拔高度系数fh根据表2-

5、1表2-4以及图2-1，式（1)中各项系数取值如下：（1） 取CO的基准排放量qco=0。01 m3/辆km；（2） 考虑CO的车况系数fa=1.0；（3） 车密度系数fd =0。75；（4） 考虑CO的海拔高度系数fh=；（5） 考虑CO的车型系数fm按表23选取；（6） 考虑CO的纵坡车速系数ftv =1.0；（7） 设计交通量Nm =15000辆/日，单洞高峰小时交通量为150000。50。121。1=990辆/日其中：汽油车：小型客车：148;小型货车：178;中型货车：238柴油车：中型货车：238；大型客车:129；大型货车：59将以上系数带人式(1）可得:2.3 稀释CO需风量稀

6、释CO的需风量计算公式如式（1）所示: (2）其中:稀释CO的需风量；隧道CO容许浓度，ppm，按表25和2-6取;标准大气压，kN/m2，取101。325 kN/m2；P 设计气压；标准气压，k取273 k；T 隧道夏季设计气温。不同长度隧道的CO设计浓度如表2-5所示当考虑CO影响时的车况系数fa如表2-5所示表2-5 隧道CO设计浓度隧道长度250200根据表2-5，式（2）中各项系数取值如下：（1） 隧道CO容许浓度=；（2） 设计温度tm=20C,换算成绝对温度T=273+20=293K；（3） 隧道设计气压;（4） 稀释CO需风量。2.4 稀释烟雾需风量隧道中的烟雾排放量计算公式如

7、式(1）所示： （3)其中，隧道全长烟雾排放量，m2/s。1辆标准车行驶1km所排放的烟雾量，m3/辆km，可取2。5 m3/辆km。-柴油车车型类别，其余参数同CO排放量的计算。当考虑烟雾影响时的海拔高度系数fh（V1）如图22所示。图2-2 考虑烟雾的海拔高度系数fh(V1)当考虑烟雾影响时的车况系数fa（V1）如表26所示。表2-6 考虑烟雾车况系数fa（V1)适用道路等级fa（V1）高速公路、一级公路1。0二、三、四级公路1.11.5当考虑烟雾影响时的纵坡车速系数ftv（V1）如表2-7所示表2-7 考虑烟雾的纵坡-车速系数ftv(V1）当考虑烟雾影时的车型系数fm（V1）如表28所示

8、.表2-8 考虑烟雾的车型系数fm(V1)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41.01.53-4根据表26表28以及图22，式（3）中各项系数取值如下：（1） 取基准烟雾排放量为=2.5 m3/辆km（2） 考虑烟雾的车况系数为=1.0（3） 考虑时速车密度=0.75。（4） 考虑烟雾海拔高度系数（5） 考虑烟雾的纵坡车速系数=0。55（6） 烟雾排放量，将式（3）中各系数带入可得： （7） 稀释烟雾需风量稀释烟雾需风量计算公式如式（4）所示: （4)其中，C-烟雾稀释系数。根据不同行车速度的隧道烟雾设计系数C如表2-9所示.表2-9 烟雾设计系数C将以上系数带人式（4)

9、可得需风量：2.5 稀释空气内异味需风量取每小时换气5次，有：2.6 考虑火灾时的排烟量取火灾排烟风速为，得：综上，隧道设计需风量为204。15 m3/s。3 射流风机纵向通风计算3.1 有关参数 洞内自然风引起的洞内风速：vn=2 m/s; 大型车混入率:r1=19 %； 小型车正面投影面积Acs=2。13 m2、空气阻力系数cs=0。5，大型车正面投影面积Acl=5.37 m2、空气阻力系数cl=1.0; 射流风机选型：900型，出口风速vj=25 m/s，位置摩阻损失折减系数=0.85。 计算行车速度：vt=80 km/s=22。22 m/s3.2 自然风阻力自然风阻力为:隧道设计风速为

10、3.3 交通风压交通产生的风压按式（5)计算： （5）其中：汽车等效阻抗面积Am：隧道内车辆数n:将各系数带入式（5）得:3.4 通风阻抗力空气在隧道内流动受到摩阻力以及出入口损失为3.5 隧道所需升压则隧道需要的升压力为：3.6 射流机需求量根据3。5节可知，所需升压为负，故交通风即可满足通风要求，不需要配置风机。当取计算车速vt=10 km/s=2.78 m/s时，按照3。23.5节内容计算得到升压为：每台升压力按式(6）计算: (6）其中，将上述各系数带入式（6)得：则需射流风机数i（台数）为:综合考虑，本工程选用6台900型射流风机。参考文献1 公路隧道通风照明设计规范(JTJ 026。11999）。北京：人民交通出版社，1999