《防排烟工程》课程设计
2013年1月
某隧道通风防排烟系统设计
1 某隧道通风基本参数
道路等级：高速公路，分离式双向4车道（计算单洞）； 计算行车速度：v=60km/h; 空气密度：ρ=1.20kg/m;
隧道起止桩号、长度、纵坡及入口设计标高如图1; 隧道断面积：Ar=65.37m；
2
3
隧道当量直径：Dr=8.378m
设计交通量：15000辆中型车/日（双向），高峰每小时交通量按日交通量的12%计算； 交通组成：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=20?C
风流的定压比热：Cp=1005 J/(kg·?C)； 围岩与风流换热系数：h=32.7 W/（m·?C）； 大气压：P0=101325Pa。
2
桩号k25+254 桩号k26+754
L1=1500
i=3%
标高545.680 隧道入口
桩号k28+054
L2=1300m
i=-2% 隧道出口
图1 某隧道线上行线示意图
2 设计内容
(1) 确定隧道的需风量
1) 2)
隧道的类别 隧道通风要求
该隧道长度L=L1+L2=2800 m,属于长隧道。
单向隧道：设计交通量N=1500/(24×2)=312.5(辆/时)
3)
稀释CO
LN?312.5?2800?8.75?10?2?1055
所以该隧道必须设置机械通风系统。
稀释CO浓度所需送风量
Qerq(co)可按下式计算：
Qreq(co)?QT6?P0??10 （公式1） ?PT0co式中： Q——隧道全长稀释CO的需风量，m3/s；
erq(co)Qco——隧道全长CO排放量，m3/s；
?——CO设计浓度，ppm；
p0——标准大气压，kN/ m2，取101.325kN/ m2；
P——隧址设计大气压，kN/ m2； T——隧道洞内夏季的设计气温，K。 隧道全长CO排放量QCO按下式计算：
T0——标准气温，K，取值273K；
Qco?13.6?106?q?COfa(co)?fd?fh(co)?fiv(co)?L??nm?1?Nm?fm(co)? （公式2）
式中
CO——隧道全长CO排放量，m3/s； 3.6?106——每小时为3600s、每公里为1000m，s·m/（h·km）。
CO
——CO基准排放量， m3/辆·km，可取0.01 m3/辆·km；
fa（CO）——考虑CO的车况系数，按表5-7取值； fd——车密度系数，按表5-8取值； fh（CO）——考虑CO的海拔高度系数，按图5-3取值 fm（CO）——考虑CO的车型系数，按表5-9取值； fiv（CO）——考虑CO的纵坡-车速系数，按表5-10取值； L——隧道全长，m； n——车型类别数； Nm——相应车型的设计交通量，辆/h。 计算 CO基准排量
q
CO
=0.01
查表5---7高速公路 得车况系数 fa（CO）=1.0 查表5---8 v=60km/h 得车密度 fd=1.0
查图5---3标高545.680 得海拔高度系数fh（CO）=1.08 查表5---10 i=-2% i=3% v=60km/h 得纵坡-车速系数fiv（CO）=1.0 查表5---9 计算得
m?1??Nnm?fm(co)?=（0.15×1+0.18×2.5+0.24×5+0.43×7）×312.5
=1503.125
将已知量带入公式2 计算得到隧道全长CO排放量
Q=1.26×
CO10?2m3/s
查表5---5用差值法得该隧道CO浓度设计值 ?=255ppm 近似计算得
p0/p=1
T0=273K T=293K
将已知量带入公式1 计算得稀释CO所需风量 4)
稀释烟气
QQreq(CO)=53 m3/s
req(VI)?QVIK （公式3）
式中：
Q——隧道全长稀释烟气的需风量，m3/s； K——烟气设计浓度，1/m，按表5-12取值。
req(VI)
Q
——隧道全长烟气排放量
VI
隧道全长烟气排放量
Qreq(VI)按下式计算：
QVI?13.6?106qfVIa(VI)ffdh(VI)fiv(VI)L?nDm?1?Nmfm(VI)? （公式4）
式中： QVI——隧道全长烟气排放量，m2/s；
qVI——烟气基准排放量，m2/辆·km，可取2.5 m2/辆·km； fa（VI）——考虑烟气的车况系数，按表5-12取值； fh（VI）——考虑烟气的海拔高度系数，按图5-4取值； fiv（VI）——考虑烟气的纵坡—车速系统，按表5-13取值； fm（VI）——考虑烟气的车型系数，按表5-14取值； nD——柴油车车型类别数。 计算 烟气基准排放量 qVI=2.5
查表5---12高速公路 得车况系数 fa（VI）=1.0 查图5---4标高545.680 得海拔高度系数fh（VI）=1.04 查表5---13 i=-2% v=60km/h 得纵坡-车速系数fiv（VI）=2.2 查表5---8 v=60km/h 得车密度系数 fd=1 查图5---14
得车型系数fm（VI）=0.4×0.15+0.4×0.18+0.24×1＋0.43×1.5=1.017 将已知量带入公式4 计算得隧道全长排烟量
Q
VI
=1.4139 m2/s
查图5---11 v=60km/h 得到烟气设计浓度K=0.0075 将已知量代入（公式3） 计算得稀释烟气需风量 5)
稀释空气异味
Qreq(VI)=188.5 m3/s
Qreq(异)?A?L?n （公式5）
rt式中： Ar —— 隧道净空断面积，m2； L —— 隧道全长，m； n —— 隧道全长空间不间断换气频率，次/h； t —— 时间，s。 计算 隧道净空断面积Ar=65.37m 隧道全长 L=2800m
由课本140页 得隧道全长空间不间断换气频率为 5次/h 数据代入公式5 计算得稀释空气异味需风量 Q6)
隧道设计风速
=254.2 m3/s
req(异)2
稀释CO、烟气和空气中异味所需风量中的最大值是稀释空气异味需风量得稀释空气异味需风量作为设计需风量，则设计风量为254.2 m3/s . 则隧道设计风速
Qreq(异)=254.2 m3/s ，所以计算
?r?QAreq(异)r?3.889 m/s
(2) 确定通风方式、射流风机的型号与台数
1)
自然风阻力
??L???????2 （公式6） ?1???Pm??e?rnDr???2式中 ΔPm——自然风阻力，N/m2； ξe ——隧道入口损失系数，可按表5-19取值；
λr ——隧道壁面摩阻损失系数，可按表5-19取值； ?
——空气的密度，kg/m3，可按表5-18取值；
?n——自然风作用引起的洞内风速，m/s。它的大小可在隧道贯通后但未通车前的期间进行实测，设计阶段
是凭经验确定，对于一般地形条件的隧道，若没有可借鉴资料，通常可取2 m/s ~3m/s； Dr——隧道断面当量直径，m。
计算 查表 5-19 得隧道入口损失系数 ξe=0.6 查表 5-19 得隧道壁面摩阻损失系数 λr=0.02 查表 5-18 得空气的密度 ?=1.2 kg/m3 有课本153页查得自然风作用引起的洞内风速
?n=3 m/s
将已知量代入公式6 计算得到自然风阻力 ΔPm=44.7 N/m2 2)
交通风通风力
?Pt??AAmr??2?n?t?r （公式7）
式中 ΔPt——交通通风力，N/m2；
?r ——隧道设计风速，m/s，一般情况——汽车等效阻抗面积，m2??Q/A；
rreqr
?——隧道内与?r同向的车辆数； Amt ；
n--隧道内车辆数 汽车等效阻抗面积可按公式8计算：
A??1?r??A??mlcscs?rl?Acl?? （公式8）
cl式中 Acs——小型车正面投影面积，m2，可取2.13m2； ξcs——小型车空气阻力系数，可取0.5；
Acl——大型车正面投影面积，m2，可取5.13 m2； ξcl——小型车空气阻力系数，可取1.0； 计算 汽车等效阻抗面积
已知 Acs=2.13m2 ξcs=0.5 Acl=5.13 m2 ξcl=1.0 r1=0.43 将数据代入公式8得 汽车等效阻抗面积
Am=2.813 m2
已知
?r=3.889 m/s
?t=60km/h=16.7m/s n?NL3600??t=14.6 辆/小时
将数据代入公式7 得交通风通风力 ΔPt=-24.4 N/m2 3)
通风阻抗力
????1?????L?????2 （公式9） ?rrr?eDr???2P式中 ξe ——隧道入口损失系数，可按表5-19取值； λr ——隧道壁面摩阻损失系数，可按表5-19取值； ?——空气的密度，kg/m3，可按表5-18取值； Dr——隧道断面当量直径，m。
计算 查表 5-19 得隧道入口损失系数 ξe=0.6 查表 5-19 得隧道壁面摩阻损失系数 λr=0.02 查表 5-18 得空气的密度 ?=1.2 kg/m3 隧道设计风速
?r—— 隧道设计风速，m/s
?r=3.889 m/s
将数据代入公式9 得通风阻抗力 ΔPr=75.17 N/m2
