隧道通风计算书.docx

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隧道通风计算书

隧道通风计算书

一、基本资料

公路等级：

二级公路

车道数及交通条件：

双车道，双向交通

设计行车速度：

V=60km/h=16.67m/s

隧道长度：

3900m

隧道纵坡：

1.1%

平均海拔高度：

1352.56m，（入口：

1331.13m，出口：

1374.03m）

通风断面积：

Ar=59.155m2

隧道断面当量直径：

Dr=7.871m（计算方法为Dr=4×Ar断面净空周长）

设计气温：

T=297k（22℃）

设计气压：

p=85.425kpa

空气参数：

容重γ=11.77KNm3,密度ρ0=1.20kgm3，运动粘滞系数v=1.52×10-5m2/s

二、交通量预测及组成（交通量预测10年）

大型车辆：

280辆柴油车

小型车辆：

1850辆汽油车

大型车比例：

r=13.15%

上下行比例：

1:

1

设计交通量：

N=280×2＋1850＝2410辆/h

三、需风量计算

L×N=3900×2410=9.399×106＞2×106m●辆/h（使用错误，查规范P22式4.1.1-1双向交通应为6×105m*veh/h，单向交通为2×106m*veh/h）,故需采用机械式通风方式。

设计CO浓度：

非阻滞状态250ppm，阻滞状态：

300ppm（使用错误。

查规范P34交通阻滞时，CO设计浓度δCO=150cm3m3，正常交通时，δCO=100cm3m3）

设计烟雾浓度：

K=0.0075m-1（使用错误，查P31表5.2.1-1使用钠光源时，k=0.0070m-1）

四、计算CO排放量

计算公式QCO=13.6×106×qCO×fa×fh×fd×fiv×L×m=1n（N×fm）

式中qCO=0.01m3/辆km（新规定，P42,6.3.1正常交通CO基准排放量0.007m3/（veh*km）,交通阻滞0.015m3/（veh*km））,fa=1.1,fh=1.52,各种车型的fm=1.0，fiv和fd根据相应的工况车速查表确定（P43）

1.工况车速V=60km/h时，fiv=1.0，fd=1.0

QCO=13.6×106×0.01×1.1×1.52×1.0×1.0×3900×280×1+1850×1=0.0386m/s3

2.工况车速V=40km/h时，fiv=1.0，fd=1.5

QCO=13.6×106×0.01×1.1×1.52×1.0×1.5×3900×280×1+1850×1=0.0579m/s3

3.工况车速V=20km/h时，上坡fiv=1.0，下坡fiv=0.8fd=3.0

QCO=13.6×106×0.01×1.1×1.52×3.0×3900×[1.0×12×280+1850+0.8×12×（280+1850）]=0.1042m/s3

4.交通阻滞时V=10km/h时，fiv=0.8，fd=6.0，L=1000

QCO=13.6×106×0.01×1.1×1.52×0.8×6.0×1000×280×1+1850×1=0.0475m/s3

五、按稀释CO计算需风量（P43）

计算公式QreqCO=QCOδ×p0p×TT0×106

其中p0为标准大气压，取101.325kpa

P为隧址设计气压，p=p0×exp⁡（-h29.28T）kpa

T0为标准气温273k

T为隧道设计夏季气温295k

1.非交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=250ppm（查规范P34交通阻滞时，CO设计浓度δCO=150cm3m3，正常交通时，δCO=100cm3m3），v=20km/h时，CO排放量最大，QCO=0.1042m3/s

此时需风量为QreqCO=0.1042250×101.32585.425×295273×106=534.218m3/s

2.交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=300ppm时，QCO=0.0475m3/s

此时需风量为QreqCO=0.0475300×101.32585.425×295273×106=202.937m3/s

比较之后，CO在v=20km/h时，稀释的需风量为534.218m3/s

六、计算烟雾排放量

计算公式Qv1=13.6×106×qv1×fav1×fhv1×fd×fivv1×L×m=1nD（Nm×fm（v1））

式中隧道烟尘排放量QVI，单位m2/s,qv1=2.5m3/辆km（P396.2.1粉尘基准排放量取2.0m2/（veh*km））,烟尘车况系数（P40）fav1=1.2,烟尘海拔高度系数fhv1=1.28，柴油车车型系数fm（v1）=1.5,Nm=280辆，烟尘纵坡-车速系数fiv（v1）和车密度系数fd根据相应的工况车速查表（P40表6.2.2-2）确定（P396.1.4确定需风量，按照设计速度以下各工况车速10km/h为一档分别计算）

1.工况车速V=60km/h时，fd=1.0，上坡fiv（v1）=1.6，下坡fiv（v1）=0.71

QCO=13.6×106×2.5×1.2×1.28×1.0×1.6+0.71×3900×1.5×280=2.018m2/s

2.工况车速V=40km/h时，fd=1.5，上坡fiv（v1）=1.17，下坡fiv（v1）=0.67

QCO=13.6×106×2.5×1.2×1.28×1.5×1.17+0.67×3900×1.5×280=2.411m2/s

3.工况车速V=20km/h时，fd=3.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48

QCO=13.6×106×2.5×1.2×1.28×3.0×0.75+0.48×3900×1.5×280=3.224m2/s

4.交通阻滞（V=10km/h）时，fd=6.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48

QCO=13.6×106×2.5×1.2×1.28×6.0×0.75+0.48×3900×1.5×280=1.653m2/s

七、按稀释烟雾计算需风量

计算公式Qreq（v1）=Qv1K

工况车速V=20km/h时，烟雾排放量最大Qv1=3.224m3/s

按照稀释烟雾计算的烟雾量Qreq（v1）=Qv1K=3.2240.0075=429.867m3/s

八、稀释空气中异味需风量（P46）

根据《隧道通风照明设计规范》（隧道通风设计细则）中规定：

“隧道内不间断换气频率，不少于每小时5次”（新规定。

查P365.4.1隧道空间最小换气频率不应低于每小时3次，采用纵向通风隧道，隧道换气风速不小于1.5m/s）。

得到Qreg=nLAr3600=5×3900×59.1553600=320.423m3/sn隧道最小换气频率取3

九、火灾排烟（P104）

1、采用纵向排烟的公路隧道，火灾排烟需风量

Qreq（f）=Ar×Vc

Vc隧道火灾临界风速m/s,（P105）

Qreq（f）=Ar×Vc=59.155×2.5=147.8875m3s

综合比较以上三种需风量，以V=20km/h的工况速度下稀释CO的需风量最大，因此设计需风量为Qreg=534.218m3/s

若采用射流风机纵向式通风方式，隧道内风速Vr=QregA=534.21859.155=9.03ms。

不符合《隧道通风照明设计规范》中“双向交通隧道内风速不大于8m/s”（P274.2.1单向交通隧道设计风速不宜大于10.0m/s,双向交通隧道不大于8m/s）的规定，因此决定采用竖井集中排风式纵向通风方式。

设计风压计算

一、设计参数

假设风的风向为从左到右，自然风风速Vn=2.5ms

竖井尺寸：

直径5.0m

通风面积：

19.625m2

高度：

217.5m

常用阻力系数（P48）

二、竖井左侧风压计算（左侧区段隧道长度L1=1950m）P50

左侧区段需风量Qrl=534.218×19503900=267.109m3/s

左侧区段隧道内风速Vrl=QrlArl=267.10959.155=4.52ms

通风阻抗力ΔPrl=1+ζe+λr×L1Dr×ρ2×vr2=0.6+0.02×19507.871×4.5222=68.093Pa

自然风阻力ΔPml=1+ζe+λr×L1Dr×ρ2Vn2=1+0.5+0.02×19507.871×1.22×22=15.73Pa

ΔPml隧道内自然风阻力，单位是N/m2，ζe=0.5隧道入口局部阻力系数，λr=0.02隧道壁面摩擦力系数，Dr=4×ArCr隧道段面当量直径（m），Vn=2m/s自然风引起的隧道内风速（P49）自然风的风向决定了是否为动力风，因此自然风阻力为矢量值有+-，符号表示风力的方向。

上下行比例1:

1，交通风压力公式为

ΔPt1=-AmAr×ρ2×4n+×v×vrl

式中汽车等效阻抗力面积Am=1-r1×Acs×εcs+r1×AC1×εc1，r1=13.15%，小型车正面投影面积Acs=2.13m2，εcs=0.5，大型车正面投影面积AC1=5.37m2，εc1=1.0。

Am=1-0.1315×2.13×0.5+0.01315×5.37×1.0=1.771m2

V=20km/h=5.56m/s时，n+=L1×NV1×2=1950×24102000m/h×2=118辆，

交通风压力为ΔPt1=-1.77159.155×1×1.22×4×118×5.56×4.52=-1601.383Pa

因此，左侧区段竖井底部压力为ΔP01=ΔPr1-ΔPm1-ΔPt1=3.333Vr12+354.288Vr1-24.581=68.093-24.581--1601.383=1644.895Pa

竖井右侧风压计算（右侧区段隧道长度L2=1950m）

因为L2=L1=1950m因此

右侧区段需风量Qr2=Qrl=267.109m3/s

右侧区段隧道内风速Vr2=Vrl=4.52ms

右侧区段隧道内通风抗阻力ΔPr2=ΔPrl=68.093Pa

右侧区段隧道内交通风压力ΔPt2=ΔPt1=-1601.383Pa

右侧区段隧道内自然风阻力自然风阻力ΔPm2=ΔPml=-24.581Pa

因此，右侧区段竖井底部压力为ΔP02=ΔPr2-ΔPm2-ΔPt2=3.333Vr22+354.288Vr2+24.581=68.093--24.581--1601.383=1694.057Pa

三、竖井吸出风量

为保证所需通风量，竖井底压力需取左右两侧区段中绝对值较大者。

因此取ΔP0=ΔP02=1694.057Pa，左侧风速按照ΔP0=1694.057Pa，计算

3.333Vr12+354.288Vr1-24.581=1694.05,得Vr1=4.648m/s

竖井通风量QS=Arvr1+vr2=59.155×4.648+4.52=542.333m3s

竖井内风速Vs=QSAS=542.33319.625=27.635m/s

四、竖井集中排风式通风所需风压

ΔP=（ΔP0+ΔPs）×1.1

其中竖井底部压力ΔP0=1694.057Pa

竖井损失压力ΔPs=1+εs+λs×LD×ρ2×vS=1+0.31+0.022×217.55×1.22×27.635=1038.776Pa

因此，通风所需风压值为

ΔP=（ΔP0+ΔPs）×1.1=1694.057+1038.776×1.1=3006.116Pa

选择轴功率为20000KW（取大了）的风机作为风道内抽风机。

（抽风机的选择）

射流风机：

同一断面布置1-2台

轴流风机：

全压输出功率的计算Sth=Qa×Ptot1000×（273+t0273+t1）×P1P0

式中Sth轴流风机全压输出功率（KW）

Qa轴流风机的风量（m3s）

Ptot轴流风机的设计全压（N/m2）

t0标准温度，取20℃

t1风机环境温度（℃）

P1风机环境大气压（N/m2）

P0标准大气压（N/m2）

风机全压输入功率Skw=Sthηf

其中ηf为风机的全压效率，80%

轴流风机所需配用电机输入功率M1=Skwηm×k1

ηm电机效率90%-95%，k1电机容量安全系数，1.05-1.10