公路隧道通風設計計算詳細案例

1、畢業(yè)設計 通風計算公路隧道通風設計計算詳細案例以雙向交通二級公路隧道為例第四章 通風計算4.1隧道需風量計算隧道通風的基本參數：道 路 等 級：二級公路，單洞雙向兩車道 設計行車速度：vt=60km/h=16.67m/s 空氣密度： =1.20kg/m3 隧道內平均氣溫： tm=20 隧道長度： L=1536.404m 隧道坡度： i=+1.30% 隧道斷面積： Ar=57.74m2 隧道當量直徑： Dr=7.787m 設計交通量： 3500 (pcu/d)（近期）;5000(pcu/d)（遠期） 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，高峰小時系數為0.12 4.1.1CO排放量（1）取CO基準排放量為：近期：qCO=0.007（1-2%）15=0.0052m3/(vehkm)遠期：qCO=0.007（1-2%）30=0.0038m3/(vehkm)阻滯時近期：qCO=0.015（1-2%）15=0.0111m3/(vehkm)阻滯時近期：qCO=0.015（1-2%）30=0.0082m3/(vehkm)（2）考慮CO的車況系數為：fa=1.1（3）依據規(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fiv和車密度修正系數fd如下表：表4-1 各工況下CO的速度與密度修正系數工況車速（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：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數如下表：表4-2 CO的車型修正系數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、折算系數汽車代表車型車輛折算系數說明小客車1.0中型車1.5大型車2.0拖掛車3.0高峰小時交通量按日交通量的12%取值近景高峰小時交通量為：350012%=384（pcu/h）；計算后混合交通量為353（veh/h）遠景高峰小時交通量為：500012%=600（pcu/h）；計算后混合交通量為504（veh/h）由于所給交通量是基于標準車的，所以車輛數需除以相應的車輛折算系數。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遠期交通量11581865829 192416

5、3422141019214448405624注：上坡方向交通量按60%計，下坡交通量為40%。（7）計算各工況下全隧道的CO排放量：vt=60km/hQCO=13.6106qCOfafdfhfivLm=1n（Nmfm）計算各工況車速下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時按照交通阻滯來計算，阻滯長度是按最長1000m計算近景時 QCO=0.791+0.533=1.324（10-2m3/s）遠景時 QCO=0.835+0.564=1.399（10-2m3/s）（8）最大CO排放量：有上述計算可以看出，在遠期交通發(fā)生阻塞時，CO排放量最大，為：QCO=1.39910-2m3/s4.1.2稀釋CO的需風量（1）根據規(guī)范，隧道長度在1536.4時，內插計算得隧道內CO設計濃度為：=136.6ppm （2）隧道內平均氣溫：tm=20，換算為絕對溫度T=273+20=293K（3）隧址

7、大氣壓無實測值，按下式計算：P=Poe-ghRT式中：Po-標準大氣壓，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，287J/kgK計算可得：P=91374Pa（4）稀釋CO的需風量：Qreq（CO）=QCOP0PTT0106=121.889m3/s4.1.3煙霧排放量（1）煙霧的基準排放量：近期：qVI=2.0（1-2%）15=1.477m3/輛km遠期：qVI=2.0（1-2%）30=1.091m3/輛km（2）考慮煙霧的車況系數為：fa=1.2（3）依據規(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fiv（VI）和車密度修正系數fd如下表；表4-6 不同工況下煙霧對應的車速和密度修正系數工況車速（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遠期交通量241634221410405624（5）考慮煙霧海拔修正系

9、數：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如下表表4-8 煙霧的車型修正系數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遠期排放量0.1050.0280.1270.0340.1110.0400.1180.0470.1400.0580.1330.1610.1510.1650.198V=10km/h時按照交通阻滯來計算，阻滯長度是按最長1000m計算近景時 QCO=0.171+0.072=0.243m3/s）遠景時 QCO=0.182+0.075=0.257m3/s）（8）最大煙霧排放量：有上述計算可以看出，在遠景隧道阻塞時，煙霧排放量最大，為：QVI=0.257m3/s4.1.4稀釋煙霧的需風量（1）根據規(guī)范，取煙霧濃度設計值為K=0.0070m-1

11、，則煙霧稀釋系數為C=0.0070（2）煙霧稀釋的需風量為：QreqVI=QVIC=36.714m3/s4.1.5稀釋空氣內異味的需風量取每小時換氣次數為5次，則有：Qreq（異）=ArLtn=57.741536.436005=123.211m3/s4.1.6考慮火災時排煙的需風量取火災排煙風速為Vr=3m/s，則需風量為：Qreq（火）=ArVr=57.743=173.220m3/s4.1.7結論綜合以上計算可確定隧道通風需風量：（單位：m3/s）Qreq=173.220m3/s4.2雙向交通隧道射流風機縱向通風計算4.2.1計算條件隧道長度： Lr=1536.404.00m 隧道斷面積：

12、Ar=57.74m2 斷面當量直徑： Dr=7.787m 設計交通量： N=3500pcud=420pcuh=353veh/h近景大型車混入率： r1=22% 遠景大型車混入率： r1=30% 隧址空氣密度： =1.08kg/m3 隧道設計風速： vr=QreqAr=3m/s 4.2.2內所需升壓力（1）空氣在隧道內流動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，自然風速取2m/s，隧道內自燃通風力為：Pm=1+e+rLrDr2vn2=1+0.5+0.021536.47.7

13、871.08222=11.76Pa（3）交通風產生的風壓力為： 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，ci=0.0768xi +0.35xi 第i種車型在隧道內的行車占有率Acl大型車正面投影面積，為5.37m2由計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遠期計算表工況車速806040302010vt22.2216.6711.118.335.562.78Pt-5.914-7.041-8.145-9.204-10.148-1