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目录1隧道通风设计基本资料 (1)2隧道需风量计算 (1)2.1该隧道通风需风量计算相关基本资料 (1)2.2隧道中CO排放量 (2)2.3稀释CO需风量 (5)2.4稀释烟雾需风量 (6)2.5稀释空气内异味需风量 (8)2.6考虑火灾时的排烟量 (8)3射流风机纵向通风计算 (8)3.1有关参数 (8)3.2自然风阻力 (9)3.3交通风压 (9)3.4通风阻抗力 (9)3.5隧道所需升压 (10)3.6射流机需求量 (10)参考文献 (11)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：V t=80 km/h；✧空气密度：ρ=1.2 kg/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：A r=68.05 m2；✧隧道当量直径：D r=8.41 m；✧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：t m =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：)(106.3116co ∑=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯=nm m m tv h d a co f N L f f f f q Q （1） 其中：Q co —隧道全长排放CO 的量，m 3/s ；q co —1辆标准车行驶1km 所排放的CO 的体积，m 3/辆•km ，可取0.01 m 3/辆•km ；f a —考虑CO 的车况系数，按表2-1取； f d —车密度系数，按表2-2取；f h —考虑CO 的海拔高度系数，按图2-1取； f m —考虑CO 的车型系数，按表2-3取； f tv —考虑CO 的纵坡-车速系数，按表2-3取； n —车型类别数；N m —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f a 如表2-1所示。

表2-1 考虑CO 车况系数f车辆密度系数f a 如表2-2所示。

车速（km/h）100 80 70 60 50 40 30 20 10f a0.6 0.75 0.85 1 1.2 1.5 2 3 6当考虑CO影响时的车型系数f m如表2-3所示。

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f m 1.0 1.0 2.5 5.0 7.0 当考虑CO影响时的纵坡-车速系数f tv如表2-4所示。

表2-4 考虑CO的纵坡-车速系数f tv当考虑CO影响时的海拔高度系数f h如图2-1所示。

图2-1 考虑CO 的海拔高度系数f h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q co =0.01 m 3/辆•km ； （2）考虑CO 的车况系数f a =1.0； （3）车密度系数f d =0.75； （4）考虑CO 的海拔高度系数f h =3278.1971800990=+； （5）考虑CO 的车型系数f m 按表2-3选取； （6）考虑CO 的纵坡-车速系数f tv =1.0；（7）设计交通量N m =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：sm 103614.2 ））52385.21781148（59129238（15000.13278.175.0101.0106.3132-6⨯=⨯+⨯+⨯+++⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=co Q2.3 稀释CO 需风量稀释CO 的需风量计算公式如式（1）所示：600req(co)10⨯⋅⋅=T Tp p Q Q co δ （2） 其中：req(co)Q —稀释CO 的需风量；δ—隧道CO 容许浓度，ppm ，按表2-5和2-6取；0p —标准大气压，kN /m 2，取101.325 kN /m 2；P —设计气压；0T —标准气压，k 取273 k ；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f a 如表2-5所示表2-5 隧道CO 设计浓度根据表2-5，式（2）中各项系数取值如下： （1）隧道CO 容许浓度δ=）（ppm 5.237200501000-30001500-3000=+⨯；（2）设计温度t m =20°C ，换算成绝对温度T =273+20=293K ；（3）隧道设计气压Pa 90273-101325-29328799081.90=⋅=⋅=⋅⋅e e p p RTgh；（4）稀释CO 需风量s /m 776.11910273293902731013255.237103614.2362-req(co)=⨯⋅⋅⨯=Q 。

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：∑=••••••••⨯=Dn m m mf NL f f f f q Q 1)1V ()V1(tv )V1(h d a(V1)V16V1)(106.31 （3）其中，V1Q ——隧道全长烟雾排放量，m 2/s 。

V1q —1辆标准车行驶1km 所排放的烟雾量，m 3/辆•km ，可取2.5 m 3/辆•km 。

D n ——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f h(V1)如图2-2所示。

图2-2 考虑烟雾的海拔高度系数f h(V1)当考虑烟雾影响时的车况系数f a(V1)如表2-6所示。

适用道路等级 f a (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f tv(V1)如表2-7所示表2-7 考虑烟雾的纵坡-车速系数f tv(V1)当考虑烟雾影时的车型系数f m(V1)如表2-8所示。

表2-8 考虑烟雾的车型系数f m(V1)轻型货车中型货车 重型货车、大型客车、拖挂车集装箱车 41.01.53-4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V1q =2.5 m 3/辆•km （2）考虑烟雾的车况系数为a(V1)f =1.0 （3）考虑时速车密度d f =0.75. （4）考虑烟雾海拔高度系数177.188.099020006.0)V1(h =+⨯=f （5）考虑烟雾的纵坡-车速系数)V1(tv f =0.55· （6）烟雾排放量，将式（3）中各系数带入可得：s m 263.0 5.1595.11291238150055.0177.175.00.15.2106.3136V1=⨯+⨯+⨯•••••••⨯=）（Q （7）稀释烟雾需风量稀释烟雾需风量计算公式如式（4）所示：CV1)V1(req Q Q =（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：s m 571.37107263.033-)V1(req =⨯=Q 2.5 稀释空气内异味需风量取每小时换气5次，有：s m 77.14153600150005.683r )(req =⨯⨯=⋅⋅=n t L A Q 异 2.6 考虑火灾时的排烟量 取火灾排烟风速为s m 3=r V ，得：s m 15.204305.683)(req =⨯=⋅=r r V A Q 火综上，隧道设计需风量为204.15 m 3/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：v n =2 m /s ；✧ 大型车混入率：r 1=19 %；✧ 小型车正面投影面积A cs =2.13 m 2、空气阻力系数ξcs =0.5，大型车正面投影面积A cl =5.37 m 2、空气阻力系数ξcl =1.0；✧ 射流风机选型：900型，出口风速v j =25 m /s ，位置摩阻损失折减系数η=0.85。

计算行车速度：v t =80 km /s =22.22 m /s3.2 自然风阻力自然风阻力为：Pa 545.11222.1)41.81080025.06.01(2)1(22=⨯⨯⨯++=⋅⋅⋅++=∆nr rr e m v D L P ρλξ隧道设计风速为m 305.6815.204==r v3.3 交通风压交通产生的风压按式（5）计算：2r mt )(2r t v v n A A P -⋅⋅⋅=∆ρ（5） 其中：汽车等效阻抗面积A m ：2m m 88.1137.519.05.013.219.0-1=⨯⨯+⨯⨯=）（A隧道内车辆数n ：辆37.1322.2236001080990n =⨯⨯=将各系数带入式（5）得：Pa845.81)322.22(37.1322.105.6888.12=-⨯⨯⨯=∆t P3.4 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Pa 976.25322.1)41.81080025.06.01(2)1(22=⨯⨯⨯++=⋅⋅⋅++=∆r r r r e r v D L P ρλξ 3.5 隧道所需升压则隧道需要的升压力为：032.44845.81545.11976.25t m r <-=-+=∆-∆+∆=∆Pa P P P P3.6 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v t =10 km /s =2.78 m /s 时，按照3.2~3.5节内容计算得到升压为：Pa P P P P 511.3701.0545.11976.25t m r =-+=∆-∆+∆=∆每台升压力按式（6）计算：)1(P 2j ϕρ-⋅Φ⋅⋅=∆j v （6） 其中，12.0253;s m 250093.005.68636.0m 636.0r j2=======Φ=j r j j v v v A A A ϕ；； 将上述各系数带入式（6）得：Pa 138.6）12.0-1（0093.0252.12j =⨯⨯⨯=∆P则需射流风机数i （台数）为：1.613.6511.37==∆∆=j P P i 综合考虑，本工程选用6台900型射流风机。