一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法，包括如下步骤：1）计算稀释烟尘和CO所需的风量；2）计算环境比数X，3）计算纵坡比数Y，4）计算柴汽比数Z，5）计算需风量比数W，6）计算临界柴汽比数

【技术实现步骤摘要】
一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法
本专利技术属于隧道防灾减灾
，具体涉及一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法。
技术介绍
公路隧道是半陷或者浅埋的狭长空间，治理隧道内行驶的汽车所产生的烟尘等污染物，一直是业界关注的重要问题。一般采用机械通风的方法，稀释烟尘和CO等污染物，污风排至隧道外环境，并且属于直流式系统方案。长距离或者特长距离公路隧道的通风系统，必须配合通风竖井，才能满足隧道内的用风需求。特长隧道通风具体涉及竖井开挖、通风机、风道等因素的优化，是行业内的前沿问题。目前，将外界新鲜空气引入隧道，稀释车辆排放的污染物，然后将污风排出洞外，这是能耗高的传统隧道通风。采用竖井分段送风，引入外界新鲜空气，稀释特长隧道内的污染物，并确保其浓度在安全值以内，最后，通过分段竖井排出污风；KwaGS和夏永旭等实践了常用的竖井分段送排风隧道通风系统。对于隧道中行车形成的交通风，方磊和Wang等应用模型试验的方法，得出了送风口与隧道行车方向宜取6°，而排风口与隧道行车方向的夹角应不大于30°；继而，方磊等明确指出通风井送排式纵向通风系统一直存在土建费用及运行能耗大的问题。针对通风井工程造价高或者无设置条件的特长隧道，利用上下行线通风负荷不均匀特性，Berner等首次提出了双洞互补通风；利用模型实验和数值仿真，张光鹏验证和校核了设计参数，并把双洞互补式通风应用于锦屏隧道中；通过实验实测，王亚琼等深入研究了双洞互补式通风下的隧道内流场，进一步论证了该通风方式的可行性，并且一般情况下双洞互补通风方式适用于4km～7km的公路隧道。但是，特长隧道通风成本高和竖井开挖位置受地质、城市规划制约等问题，依然突出，并且用于特长公路隧道可控循环通风适用条件并不清楚。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够用于特长公路隧道可控循环通风系统的适用条件，迅速快捷实现特长公路隧道循环通风系统实施的预评估。本专利技术采用的技术方案是：一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法，所述的特长公路隧道循环通风系统包括循环风道、可调附属结构；可调附属结构包括或不包括与循环风道连通的排风竖井和送风竖井；所述的循环风道设置在隧道顶部，循环风道的两端分别通过循环风道引风段和循环风道引射段与隧道连通；所述的循环风道内设有除尘器；包括如下步骤：1)计算稀释烟尘和CO所需的风量；2)为了反映隧址海拔高度、大气压力和气温对稀释污染物需风量的影响，计算环境比数X，其计算式为：式中：fh(VI)为烟尘排放海拔高度系数，fh(CO)为CO排放海拔高度系数；p0为标准大气压，取101.325kPa；p，隧址大气压；T0为标准气温，取273K；T为隧址夏季气温；3)为了反映隧道纵坡对稀释污染物需风量的影响，计算纵坡比数Y，其计算式为：Y＝[fiv(VI)]/[fiv(CO)](6)；式中：fiv(VI)为烟尘排放纵坡—车速系数，fiv(CO)为CO排放纵坡—车速系数；4)为了反映隧道设计交通量及车辆类型对稀释污染物需风量的影响，计算柴汽比数Z，其计算式为：式中：fm(VI)为柴油车车型烟尘排放系数；Nm为相应车型的交通量；fm(CO)为车型CO排放系数；nD为烟尘排放柴油车车型类别数；n为CO排放车型类别数；5)为了反映隧道内稀释烟尘用风量与稀释CO用风量的比值，计算需风量比数W，其计算式为：式中：Qreq(VI)为稀释烟尘用风量，m3/s；δVI为烟尘设计浓度；qVI为烟尘基准排放量；Qreq(CO)为隧道稀释CO的需风量；δCO为CO设计浓度；qCO为CO基准排放量；6)为了反映需风量比等于1时纵坡比数和环境比数对柴汽比数的影响，计算临界柴汽比数Zc，其计算式为：7)确定环境比数、纵坡比数、柴汽比数、需风量比数和临界柴汽比数对可控循环通风的影响程度，并对开式循环通风系统适用性做出判定。上述的特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法中，步骤1)的具体操作如下：a)稀释烟尘需风量为：式中：QVI为烟尘排放量；fa(VI)为烟尘排放车况系数，fd为烟尘排放车密度系数；L为隧道长度；b)稀释CO需风量为：式中：fa(CO)为CO排放车况系数；fd为CO排放车密度系数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能用于特长公路隧道可控循环通风系统的适用条件，能避免隧道长度、断面尺度等有量纲数参数的繁琐计算，或者通风系统网络解算，或者庞杂费时的计算流体动力学数值仿真，迅速快捷实现可控循环通风实施的预评估。说明附图图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术结构补充与流程图。图3为环境比数随隧址海拔高度的变化。图4为需风量比数随柴汽比数的变化(10km/h)。图5为需风量比数随柴汽比数的变化(40km/h)。图6为需风量比数随柴汽比数的变化(80km/h)。图7为临界柴汽比数随纵坡坡度的变化。图中：1.隧道入口，2.循环风道的上游隧道，3.循环风道引风段，4.除尘器入口，5.循环风道，6.除尘器出口，7.循环风道引射段，8.循环风道的下游隧道，9.隧道出口，10.隧道短道，11.除尘器，0.循环风道的可调附属结构，A.隧道外环境新风，B.污风，C.待再生的循环风，D.再生循环风，E.二次再生风，F.二次污风，i为纵坡坡度，v为行车速度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。如图1和图2所示，特长公路隧道可控循环通风系统包括循环风道引风段3，循环风道5，循环风道引射段7，可调附属结构0；可调附属结构0包括或不包括与循环风道5连通的排风竖井和送风竖井(图中未画出)。所述的循环风道5设置在隧道顶部，循环风道5的两端分别通过循环风道引风段3和循环风道引射段7与隧道连通，循环风道引风段3靠近隧道入口1设置，循环风道引射段7靠近隧道出口9设置。所述的循环风道内设有除尘器11。特长公路隧道可控循环通风系统使用时，通过隧道入口1引入隧道外环境的新风A，流经循环风道的上游隧道2，不断掺混和携带烟尘和CO等污染物，成为污风B。污风B中的一部分流入隧道短道10，继续稀释污染物，成为二次污风F。另一部分污风B经过循环风道引入段3，流入循环风道5，成为待再生的循环风C。待再生的循环风C流入除尘器入口4，在除尘器11分离、沉降和捕集的综合作用下，脱除了烟尘等颗粒类污染物，得到了净化处理，流出除尘器出口6，转化为再生循环风D。在循环风道引射段7、隧道短道14和循环风道的下游隧道8之间的共用段，流经循环风道引射段7的再生循环风D与流经隧道短道10的二次污风F完成掺混，转变为二次再生风E。在循环风道的下游隧道8，二次再生风E继续稀释污染物，并确保循环风道的下游隧道8内的污染物浓度保持在规定的安全值以内，确保用风需要。本专利技术的具体实施步骤如下：1)根据现有工程计算方法，得到稀释烟尘和CO需风量，具体操作如下：a)稀释烟尘需风量为：式中：QVI为烟尘排放量，m2/s；qVI为烟尘基准排放量，m2/(veh·km)；fa(VI)为烟尘排放车况系数，无量纲数；fd为烟尘排放车密度系数，无量纲数；fh(VI)为烟尘排放海拔高度系数，无量纲数；fiv(VI)为烟尘排放纵坡—车速系数，无量纲数；L为隧道长度，m；fm(VI)为柴油车车型烟尘排放系数，无量纲数；nD为烟尘排放柴油车车型类别数，无量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法，所述的特长公路隧道循环通风系统包括循环风道、可调附属结构；可调附属结构包括或不包括与循环风道连通的排风竖井和送风竖井；所述的循环风道设置在隧道顶部，循环风道的两端分别通过循环风道引风段和循环风道引射段与隧道连通；所述的循环风道内设有除尘器；包括如下步骤：1)计算稀释烟尘和CO所需的风量；2)为了反映隧址海拔高度、大气压力和气温对稀释污染物需风量的影响，计算环境比数X，其计算式为：

【技术特征摘要】
1.一种特长公路隧道循环通风系统适用性判定方法，所述的特长公路隧道循环通风系统包括循环风道、可调附属结构；可调附属结构包括或不包括与循环风道连通的排风竖井和送风竖井；所述的循环风道设置在隧道顶部，循环风道的两端分别通过循环风道引风段和循环风道引射段与隧道连通；所述的循环风道内设有除尘器；包括如下步骤：1)计算稀释烟尘和CO所需的风量；2)为了反映隧址海拔高度、大气压力和气温对稀释污染物需风量的影响，计算环境比数X，其计算式为：式中：fh(VI)为烟尘排放海拔高度系数，fh(CO)为CO排放海拔高度系数；p0为标准大气压，取101.325kPa；p，隧址大气压；T0为标准气温，取273K；T为隧址夏季气温；3)为了反映隧道纵坡对稀释污染物需风量的影响，计算纵坡比数Y，其计算式为：Y＝[fiv(VI)]/[fiv(CO)](6)；式中：fiv(VI)为烟尘排放纵坡—车速系数，fiv(CO)为CO排放纵坡—车速系数；4)为了反映隧道设计交通量及车辆类型对稀释污染物需风量的影响，计算柴汽比数Z，其计算式为：式中：fm(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世强，田峰，陈永平，王海桥，郝小礼，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43