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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＞2×106 m●辆/h（使用错误， 1. 0.8 fd=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 2. 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（P39 6.2.1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（P39 6.1.4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P36 5.4.1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/s n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=534.218 m3/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”(P27 4.2.1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