隧道标准通风设计与计算(共9页)

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1、5 通风设计及计算在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气和行车安全的必要条件。为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度，保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康，提高行车的安全性和舒适性，公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。5.1通风方式的确定隧道长度：长度为840m，设计交通量N = 1127.4辆/小时，双向交通隧道。单向交通隧道，当符合式（5.2.1）的条件时，应采用纵向机械通风。 （5.1）该隧道：远期， 故应采用纵向机械通风。5.2需风量的计算虎山公路隧道通风设计基本参数：道路等级 山岭重丘三级公路车道数、交通条件 双向、两车道、设计行车速度 v = 40 km/h =11.11m/s隧

2、道纵坡 i1 =2% L1 = 240 m i2 = -2% L2=600 m平均海拔高度 H = (179.65+184.11)/2 = 181.88 m隧道断面周长 Lr = 30.84隧道断面 Ar 67.26 m2当量直径 Dr 9.25 m自然风引起的洞内风速 Vn= 2.5 m/s空气密度：隧道起止桩号、纵坡和设计标高：隧道进口里程桩号为K0+160，设计高程181.36米。出口里程桩号为K1，设计高程180.58米。隧道总长度L为840m。设计交通量：1127.4辆/h交通组成：小客 大客 小货 中货 大货 拖挂19.3% 30.1% 7.8% 17.3% 22.6% 2.9%汽

3、 柴 比：小货、小客全为汽油车中货为0.68：0.32大客为0.71：0.29大货、拖挂全为柴油车隧道内平均温度：取5.2.1 CO排放量据JTJ026.11999公路隧道通风照明设计规范中关于隧道内的CO排放量及需风量的计算公式，行车速度分别按40km/h、20km/h、10km/h的工况计算。取CO基准排放量为：考虑CO的车况系数为：据JTJ026.11999公路隧道通风照明设计规范中，分别考虑工况车速40km/h、20km/h、10km/h，不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表5.1所示：表5.1 不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值工况车速（km/h）4020

4、10fivi=2%1.01.00.8fd1.536考虑CO的海拔高度修正系数：平均海拔高度： 取考虑CO的车型系数如表5.2：表5.2考虑CO的车型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客车、拖挂车fm1.01.02.55.07.0交通量分解：汽油车：小型客车218，小型货车88，中型货车133，大型客车241柴油车：中型客车62， 大型客车98，大型货车255，拖挂33计算各工况下全隧道CO排放量：按公式（5.3.1）计算， （5.2.1）式中 隧道全长CO排放量(m/s) CO基准排放量（ ），可取 ； 考虑CO的车况系数，取为1.0； 车密度系数，按表5-1取值；

5、 考虑CO的海拔高度系数，取 考虑CO的纵坡车速系数，按表5-1取值； 考虑CO的车型系数，按表5-2取值； 车型类别数； 相应车型的设计交通量辆/h。当查表得到：qco =0.01 , fa =1.1 , fd =1.5 , fh =1.5 , L1 = 240 , L2 =600 ， fiv1 =1.0 , fiv2 =1.0 ， 其他各种工况车速下CO的排放量用同样的方法计算，得出计算结果如表5.3：表5.3 各工况车速下的CO的排放量工况车速(km/h)402010CO排放量（m/s）0.01810.03040.0712最大CO排放量：由上述计算可以看出，在工况车速为10km/h时，C

6、O排放量最大，为：稀释CO的需风量根据技术要求，CO的设计浓度为：正常行驶，阻塞路段为隧址夏季设计温度取 ,换算成为绝对温度稀释CO的需风量按(5.3.2)公式计算： (5.2.2)式中 隧道全长稀释CO的需风量(m/s)CO设计浓度（正常路段为250ppm，阻塞路段为300ppm）；标准大气压（kN/m）,取101.325 kN/m；隧址夏季的设计气温（K），取 293K；隧址设计气压,取为 97.880kN/m；标准气温，取273K。 5.2.2烟雾排放量取烟雾基准排放量为：考虑烟雾的车况系数为：依据JTJ026.11999公路隧道通风照明设计规范，分别考虑工况车速80km/h、 60km

7、/h、40km/h、20km/h以及交通阻塞（阻塞路段车速按10km/h及长度按1km计算）时，不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数如表所示：5.4不同工况下的和工况车速（km/h）402010i=1%1.10.720.721.536考虑烟雾的海拔高度系数平均海拔高度：，取考虑烟雾的车型系数如下表5.5表5.5 考虑烟雾的车型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0.41.01.534按公式(5.3.3)计算各工况车速下烟雾排放量： (5.2.3)式中 隧道全长烟雾排放量(m/s)烟雾基准排放量(m/)，可取2.5 m/；考虑烟雾的车况系数，按规范取值,取 1.0；考

8、虑烟雾的海拔高度系数，按规范查得取1.25； 车密度系数，按表5-4取值；考虑烟雾的纵坡车速系数，按表5-4取值；考虑烟雾的车型系数，按表5-5取值；柴油车车型类别数。算出各工况车速下的烟雾排放量如下表5.6：表 5.6 各工况车速下的烟雾排放量工况车速（km/h）402010烟雾量（m/s）1.6342.1392.404最大烟雾排放量：由上述计算可知，在工况车速为10（km/h）时，烟雾排放量最大，为：稀释烟雾的需风量根据规范，正常时取烟雾设计浓度为K=0.0070，交通阻滞时取烟雾设计浓度为K=0.0090稀释烟雾的需风量按公式(5.3.4)计算： (5.2.4)式中 隧道全长稀释烟雾的需

9、风量(m/s) 烟雾设计浓度（）5.2.3稀释空气内异味的需风量取每小时换气次数为5次，则有： (5.3.5)计算得：5.2.4交通阻滞时的通风量计算CO设计浓度为=300ppm 烟雾设计浓度K=0.0090 取隧道长度L=1000m设计时速v=10km/h则有：交通阻滞时稀释CO的需风量 交通阻滞时按烟雾排放量计算通风量结论综合以上计算可知，本隧道的通风量由烟雾排放量的需风量决定，为5.3通风计算5.3.1计算条件 隧道长度：隧道断面面积：隧道断面周长：隧道当量直径：设计交通量（远期）： 需风量：隧道设计风速：隧址空气密度：表5.7 损失系数隧道壁面摩阻损失系数0.02隧道入口损失系数0.6

10、5.3.2隧道内所需升压力计算（1）自然风阻力（）： (5.3.1)式中 自然风阻力（N/m）；隧道入口损失系数，可按规范取值，取0.6；自然风作用引起的洞内风速，取23 m/s，取3；空气密度，取1.2kg/m隧道长度隧道壁面摩阻损失系数，可按规范取值，取0.02；隧道断面当量直径，计算得；隧道净空断面积（m），隧道断面周长。（2）通风阻抗力（）： (5.3.2)式中隧道设计风速（m/s），（3）交通通风力（）： (5.3.3-1)式中交通通风力；隧道内与同向的车辆数，； (5.3.3-2)与同向的各工况车速（m/s）汽车等效阻抗面积（m） (5.3.3-3)式中小型车正面投影面积（m），可

11、取2.13 m；大型车正面投影面积（m），可取5.37 m；小型车空气阻力系数，可取0.5；大型车空气阻力系数，可取1.0；大型车比例，为0.556 。则有： 当速度，自然风阻力：=通风阻抗力：= = =交通通风力： =所需升压力（）：= =其他各种工况车速下，隧道内所需升压力用同样的方法计算，得出计算结果5.8：表5.8 隧道内所需升压力计算结果表 参数类别取值40km/h18.4568.7750.1741.5245.786.3720km/h18.4568.77100.260.8586.3710km/h18.4568.77200.5270.6916.535.4通风机台数的计算在满足隧道设计风

12、速的条件下，射流风机台数可按式（5.4.1）计算： （5.4.1）式中 所需射流风机的台数（台）；每台射流风机升压力（）。每台射流风机升压力按式（5.5.2）计算： （5.4.2）式中 射流风机的出口风速（）； 射流风机的出口面积（）；射流风机位置摩阻损失折减系数，按规范取值。（1） 选择900型射流风机所需台数900型射流风机每台的升压力的计算：取，则有：代入得：（）故 （2） 选择1120型射流风机所需台数1120型射流风机每台的升压力的计算：取，代入得：（）故 5.5风机的布置经过综合考虑，本隧道选用900型射流风机，通风机选择两侧对称布置，间距84米。射流机设置于建筑限界以外20cm处，风机轴线与隧道轴线平行采用固定式设置，支承风机的结构应保证在实际静荷载的15倍以上，风机安装前应做支承结构的荷载实验。在通风机的使用中，可根据实际情况做出合理调整，做到最优化的布置及使用。