隧道通风计算书算例

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第四章 隧道通风计算

一、隧道需风量计算

1.隧道通风的基本参数：

道路等级： 一级公路，单洞双车道； 计算行车速度： vt?60km/h; 空气密度: ??1.20kg/m3; 隧道坡度： i1?2.20%

2隧道的断面面积： Ar?62.4； m5m4； 隧道的轮廓周长： S?30.7隧道当量直径： Dr?4Ar/S?8.13m; 设计交通量：

近期（2020年）：12000辆/日（标准车） 远期（2030年）：24000辆/日（标准车）

高峰小时交通量按日交通量的14%计算

交通组成(上行线)

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% 隧道内平均气温： tm?200C; 2.确定CO排放量

（1）取CO基准排放量为（按每年1.5%递减）(1995年qCO?0.01m3/辆?km):

qCO近?0.0069m3/辆?km； qCO远?0.0059m3/辆?km

（2）考虑CO的车况系数：1.0。

（3）依据规范，分别考虑工况车速60 km/h,40 km/h,20 km/h,10 km/h（阻滞）。 不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表1-1所示。

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不同工况车速fiv、fd值 表1-1

工况车速（km/h） fiv60 1.0 1 40 1.0 1.5 20 0.8 3 10 0.8 6 fdi1=-2.2% （4）考虑CO的海拔高度修正系数： 平均海拔高度：H?(1309.78?1271.72)/2?1290.75m，fh?1.520； （5）考虑CO的车型系数如表1-2所示。

考虑CO的车型系数 表1-2

汽油车 车型 各种柴油车 fm 小客车 旅行、轻型货车 中型货车 拖挂、大型货车 1.0 2.5 5.0 7.0 1.0 （6）交通量分解： 2020年：高峰小时交通量为12000×14%×0.5=840(辆?中型车/高峰小时) 其中

汽油车：小型客车126，小型货车151，中型货车201。 柴油车：中型货车201，大型客车110，大型货车51

2030年：高峰小时交通量为24000×14%×0.5=1680(辆?中型车/高峰小时) 其中：

汽油车：小型客车252，小型货车302，中型货车403。 柴油车：中型货车403，大型客车219，大型货车101

（7）计算各工况车速下隧道CO排放量:

vt?60km/h时，

n1??qCO?fa?fd?fh?fiv?L??(Nm?fm) 63.6?10m?1QCO近1?0.0069?1.0?1.0??1.520?1.0?1730?63.6?10 ????201?110?51??1.0?126?1.0?151?2.5?201?5????0.9?10?2m3/s

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n1??qCO?fa?fd?fh?fiv?L??(Nm?fm) 3.6?106m?1QCO远?1.61?10?2m3/s

同样可以计算其他各工况下CO排放量如表1-3所示：

各工况车速下CO排放量（单位：10-2m3/s） 表1-3

工况车速 近期CO排放量 远期CO排放量 60 0.90 1.61 40 1.40 2.42 20 2.80 4.84 10 2.60 4.47 注：交通阻滞时按最长1000m计算，两端分别计算后取最大值。 （8）最大CO排放量：由上述计算可以看出，在工况车速为20km/h时，CO排放量最大；

QCO近?2.80?10?2m3/s QCO远?4.84?10?2m3/s

3.稀释CO的需风量

（1）根据规范，取CO设计浓度为：??185ppm。

（2）隧道设计温度tm?200C;，换算为绝对温度T?273?20?293K。 （3）隧址大气压无实测值，按下式计算：

ghRTP?Po?e式中：Po——标准大气压，101325Pa； g——重力加速度，9.81m/s2；

?

h——隧址平均海拔高度：隧道平均海拔高度为1290.75m； R——空气气体常数，287J/kg?K。

计算可得：

P?87160.84Pa

（4）稀释CO的需风量为：

Qrep(CO)近2.8?10?2101325293????106?188.84m3/s18587160.842734.84?10?2101325293????106?326.42m3/s

18587160.84273

Qrep(CO)远4.烟雾排放量

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（1）取烟雾基准排放量（按每年1.5%递减）为（1995年qVI?2.5m3/辆?km）：

qVI近?1.71m3/辆?km

qVI远?1.4m73辆/?km；

（2）考虑烟雾的车况系数为：1.0；

（3）依据规范，分别考虑工况车速60km/h,40km/h,20km/h, 10km/h (阻滞)； 不同工况下的速度修正系数fiv(VI)、车密度修正系数fd如表1-5所示。

不同工况车速fiv(VI)、fd值 表1-5 工况车速（km/h） 60 0.59 1 40 0.59 1.5 20 0.42 3 10 0.42 6 fiv(VI) i=2.20% fd （4）柴油车交通量（计算过程同CO）如下： 2030年：高峰小时交通量为12000×14%×0.5=840(辆?中型车/高峰小时) 其中

柴油车：中型货车201，大型客车110，大型货车51

2030年：高峰小时交通量为24000×14%×0.5=1680(辆?中型车/高峰小时) 其中：

柴油车：中型货车403，大型客车219，大型货车101

（5）考虑烟雾的海拔高度修正系数：

平均海拔高度：H?(1309.78?1271.72)/2?1290.75m，fh(VI)?1.270 （6）考虑烟雾车型系数如表1-6所示。

考虑烟雾的车型系数fm(VI) 附表1-6

柴油车 轻型货车 0.4

（7）计算各工况下隧道烟雾排放量：

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中型货车 1.0 重型货车、大型客车、托挂车 1.5 集装箱车 3-4 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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如表1-7所示。

各工况车速下烟雾排放量（单位：m3/s） 表1-7 工况车速 烟雾排放量（近期） 烟雾排放量（远期） 60 0.272 0.467 40 0.409 0.701 20 0.582 0.998 10 0.673 1.154 注：交通阻滞时按最长1000m计算，两端分别计算后取最大值。 （8）最大烟雾排放量：由上述计算可以看出，隧道在工况车速为10km/h时，烟雾排放量最大；

QVI近?0.673m3/s QVI远?1.154m3/s

5. 稀释烟雾的需风量

（1）根据规范，取烟雾设计浓度为K?0.0075m?1，则烟雾稀释系数C?0.0075。 （2）稀释烟雾的需风量为：

Qrep(VI近)?Qrep(VI远)0.673?89.73m3/s

0.00751.154??153.87m3/s 0.00756. 稀释空气内异味的需风量 取每小时换气次数为5次，则有：

Qrep(异)?Ar?L62.45?1730?n??5?150.05m3/s t36007.考虑火灾时排烟的需风量

取火灾排烟风速为Vr?3m/s，则需风量为：

Qrep(火)?Ar?Vr?62.45?3?187.35m3/s

8. 结论

综合以上计算可知：

隧道需风量由排CO的需风量决定，为：

Qrep近?188.84m3/s； Qrep远?326.42m3/s

二、单向交通隧道射流风机纵向通风计算

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1. 计算条件

隧道长度： Lr?1730m, 隧道断面积： Ar?62.45m2; 断面当量直径： Dr?8.13m;

高峰小时交通量： N近?840辆/高峰小时

N远?1680辆/高峰小时；

大型车混入率： r1?19%;

计算行车速度： vt?20km/h?5.56m/s; 需风量： Qrep近?188.84m3/s；

Qrep远?326.42m3/s

隧道设计风速： vr近? vr远?Qreq近ArQre远qAr?3.02m/s, ?5.23m/s ,隧址空气密度： ??1.20kg/m3; 2. 隧道内所需升压力

隧道内所需的升压力由以下三项决定：

（1）空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为：

?Pr近?(1??e??r??37.87PaLr?217301.2)??vr近?(1?0.6?0.025?)??3.022Dr28.132

?Pr远?(1??e??r??113.57PaLr?217301.2)??vr远?(1?0.6?0.025?)??5.232Dr28.132

（2）隧道两洞口等效压差

由于无实测资料，引起隧道自然风流的两洞口等效压差取：

?Pn近??Pn远?10Pa

（3）交通风产生的风压力： 汽车等效抗阻面积：

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Am?(1?r1)?Acs??cs?r1?Ac1??c1?(1?0.19)?2.13?0.5?0.19?5.37?1.0?1.883m隧道内车辆数：

n+近?n+远?840?1730 ?72.60辆；3600?5.561680?1730 ?145.20辆；3600?5.56Am???n+近?(vt?vr近)2Ar22

?Pt近??1.8831.2??72.60?(5.56?3.02)2 62.452?8.47Pa?Pt远?0.29Pa

根据上述计算，采用可逆转射流风机，可充分利用交通风产生的风压，两洞口存在的等效压差由于较不稳定，应作为阻力计算，因此隧道内所需要的升压力为：

?P近?Pr近?Pn近?Pt近?37.87?10?8.47?39.40Pa; ?P远?Pr远?Pn远?Pt远?113.57?10?0.29?123.28Pa;

3.隧道所需1120型射流风机台数 1120型射流风机每台的升压力?Pj计算：

?Pj???v2j???(1??)

Aj?0.98m;??2AjAr?0.98?0.016;vj?30m/s;62.45?近代入得：

vv3.025.23?r近??0.101;?远?r远??0.174;vj30vj30

?Pj近?1.2?302?0.016?(1?0.101)?15.53pa; ?Pj远?1.2?302?0.016?(1?0.174)?14.273pa;

故：

i近?i远??P近39.40 ??2.5台(取4台）?Pj近15.53?P远123.28 ??8.6台(取10台）?Pj远14.27共 8 页 第 7 页

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若按每组2台布置，近期可布置2组，远期可布置5组。在施工时应根据情况安装5

组中的2组风机并预留出3组风机的安装空间。待达到远期交通量后在加设另外3组风机，可降低工程造价。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/omew.html