公路隧道縱向通風系統(tǒng)射流風機選型計算

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2、計算一、引言在公路隧道縱向通風系統(tǒng)中，射流風機通常是并聯(lián)為一組，并沿隧道方向間隔布置，為了滿足隧道內(nèi)噪聲環(huán)境的要求，射流風機通常配有整體消聲器。在夜間，為了防止隧道洞口產(chǎn)生較大的噪聲，通常是只運行隧道屮間部分的風機，或者加長靠近隧道洞口處的風機消聲器長度，或者采用雙速射流風機。二、射流風機推力影響因素及選用1?每組風機Z間的縱向距離如果隧道中每組風機之間具有足夠的距離，則噴射氣流會有充分的逐漸減速，如果噴射氣流減速不完全，將會影響到下一級風機的工作性能。一般情況下，每組風機之間的縱向間距取為隧道截面水力當量直徑的

3、10倍或10倍以上，也可以取風機空氣動壓(Pa)的十分Z—作風機縱向間距(m),同一組風機Z間的中心距至少取為風機直徑的2倍。隧道中的射流風機布置并不一定具有同一間距，只要風機之間具有足夠的縱向間距，則風機可以盡可能地布置在靠近隧道洞口的位置；如果風機軸向安裝位置允許存在一定傾斜，則風機之間的縱向距離可以減少，從而可以提高安裝系數(shù)。1?隧道中空氣流速、風機與壁面及拱頂?shù)慕咏蕊L機推力是在空氣靜止條件下，根據(jù)風機的空氣動量的變化而測定的。如果風機進口的空氣處于運動狀態(tài)，則風機屮空氣動量的變化值必然減小。如果射流風機

4、的安裝位置靠近隧道壁面或拱頂，則空氣射流與壁面或與拱頂Z間必然產(chǎn)生附加摩擦損失。2?風機尺寸射流風機耗電量與推力之比與風機出口風速有關，對于給定的推力要求，出口風速越高，耗電量越大。因此，為了降低運行成本，應盡可能選用大直徑、低轉(zhuǎn)速或葉片角度小的風機。對于給定的風機尺寸，如果降低其推力，必然導致風機數(shù)量的增加，從而增加風機木身的投資，但此時風機出口風速也隨之降低，使得消聲器得以取消或減小其長度。4?可逆運轉(zhuǎn)風機可逆運轉(zhuǎn)風機與單向風機相比，效率略低，且噪聲稍高，但此類風機可以使隧道的運營具有較大的選擇性。如在特別需

5、要的情況下，單向隧道可以用作雙向運營，在著火吋，風機可以反轉(zhuǎn)排煙。三、隧道中總推力計算對于采用縱向通風方式的公路隧道，在確定了其需要的空氣量后，使可以計算用于克服隧道中全部空氣阻力所需要的射流風機的推力，隧道中的空氣阻力主要由以下各項阻力組成。1?隧道進口、出口空氣阻力隧道進口、岀口空氣阻力pen,ex通常取為隧道中空氣動壓的1?5倍，如果隧道進口置有流線型喇叭段結(jié)構，出口置有擴散結(jié)構，則此項阻力會小些。pdt=l/2pV2T式中pdt—隧道空氣動壓，PaP—空氣密度，kg/m3VT一隧道中空氣平均流速=qT/V

6、T,m/sqT—隧道中空氣流速，m/sAT一隧道截面積，m22?車輛拖阻或阻力在單向隧道屮，如果車輛速度低于隧道屮風速，車輛會產(chǎn)生拖阻，如果車輛速度大于隧道中風速，則車輛會對空氣流動產(chǎn)生助推力；在雙向隧道中，與風速反向的車輛行駛速度會對空氣流動產(chǎn)生阻力，車輛拖阻或助推力計算如下：pdrag=CdAV/ATx0?5p((NC1+NT1)(VV1+VT)2-(NC2+NT2)IVV2-VTI(VV2-VT))式中pdrag一車輛拖阻或阻力，PaCd一車輛拖阻系數(shù)(1.0)AV—車輛迎風面積(小汽車：2m2,卡車6m2

7、)NC1—與風向相反行駛小汽車車輛數(shù)Nti—與風向相反行駛卡車車輛數(shù)NC2—與風向同向行駛小汽車車輛數(shù)NT2一與風向同向行駛卡車車輛數(shù)VV1—與風向相反行駛車輛速度，m/sW2—與風向同向行駛車輛速度，m/s對于單向隧道NC1=O,NT1=O3?環(huán)境條件由于隧道的地理位置不同，隧道進出口的環(huán)境條件存在較大差異，如自然風速、風向、空氣溫度、海拔、大氣壓等條件會差別較大，從而會導致煙囪效應(stackeffects),應從隧道的空氣阻力中增加或減掉此效應。由于隧道兩端大氣壓差而引起的阻力pstack應由測量值確定，并

8、增加到系統(tǒng)阻力中。1?隧道中表面摩擦損失隧道中的懸掛物表面，如照明燈具、道路方向指示牌等會對隧道中的空氣流動產(chǎn)牛阻力。其計算如下：pL=0?5pV2TL/Dh式中VT—隧道中空氣平均流速，m/sL—隧道長度，mDh一隧道橫截面當量直徑=4AT/PT,mAT一隧道橫截面積，m2PT—隧道橫截面周長，mf―摩擦系數(shù)通常情況下，f取值為0.02?0.04,主要取決于隧道表粗糙度