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教学提纲.docx
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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教学提纲
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
二〇一五年六月五日
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=80km/h;
✧空气密度:
ρ=1.2kg/m3;
✧隧道长度、纵坡和平均海拔高度如图1-1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=68.05m2;
✧隧道当量直径:
Dr=8.41m;
✧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%。
✧隧道内平均温度:
tm=20°C;
✧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0.01m3/辆•km;
fa—考虑CO的车况系数,按表2-1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2-1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2-2所示。
表2-2车密度系数fd
车速(km/h)
100
80
70
60
50
40
30
20
10
fa
0.6
0.75
0.85
1
1.2
1.5
2
3
6
当考虑CO影响时的车型系数fm如表2-3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
fm
1.0
1.0
2.5
5.0
7.0
当考虑CO影响时的纵坡-车速系数ftv如表2-4所示。
表2-4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2-1考虑CO的海拔高度系数fh
根据表2-1~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=0.01m3/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2-3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
15000×0.5×0.12×1.1=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2-5和2-6取;
—标准大气压,kN/m2,取101.325kN/m2;
P—设计气压;
—标准气压,k取273k;
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
250
200
根据表2-5,式
(2)中各项系数取值如下:
(1)隧道CO容许浓度δ=
;
(2)设计温度tm=20°C,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2.5m3/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2-2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2-6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
1.1-1.5
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2-8所示。
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
4
1.0
1.5
3-4
根据表2-6~表2-8以及图2-2,式(3)中各项系数取值如下:
(1)取基准烟雾排放量为
=2.5m3/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)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204.15m3/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=2m/s;
✧大型车混入率:
r1=19%;
✧小型车正面投影面积Acs=2.13m2、空气阻力系数ξcs=0.5,大型车正面投影面积Acl=5.37m2、空气阻力系数ξcl=1.0;
✧射流风机选型:
900型,出口风速vj=25m/s,位置摩阻损失折减系数η=0.85。
✧计算行车速度:
vt=80km/s=22.22m/s
3.2自然风阻力
自然风阻力为:
隧道设计风速为
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=10km/s=2.78m/s时,按照3.2~3.5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》(JTJ026.1-1999).北京:
人民交通出版社,1999
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- 西南 交大 隧道 通风 第三次 作业 公路 运营 设计 计算 教学 提纲