出入口有匝道的公路隧道风机设置方法技术

本发明专利技术公开了一种出入口有匝道的公路隧道风机设置方法，所述公路隧道包括入口匝道段、n‑1个依次排列的中间段和出口匝道段，入口匝道段包括入口主干道和与入口主干道夹角为β的入口匝道，出口匝道段包括出口主干道和与出口主干道夹角为α的出口匝道；每对相邻中间段交界处均设有一个竖井，各个竖井和各个中间段均按照从公路隧道入口至出口的顺序依次编号；在入口主干道、入口匝道、各个中间段、出口匝道、出口主干道上均设置CO浓度检测装置。本发明专利技术具有计算速度快、计算精度高、有效节省建设成本的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路隧道营运通风系统
，尤其是涉及一种计算速度快、计算精度高、有效节省建设成本的出入口有匝道的公路隧道风机设置方法。
技术介绍
公路隧道通风有自然通风和机械通风两类。如果隧道短时，废气能利用交通活塞风自行排出，可采用自然通风，通常双向交通隧道长度(m)×设计交通量(辆/h)＜6×105时，及单向交通隧道长度(m)×设计交通量(辆/h)＜2×106时，可采用自然通风，其它情况宜采用机械通风。机械通风采用风机将隧道内废气强制排出，其通风方式目前分类有：纵向通风、半横向通风、横向通风三大类以及在这三种基本方式基础上的组合通风方式。通常的公路隧道的竖井上的轴流风机和隧道内射流风机设置的数量及工作参数的计算过程都非常复杂，需要花费大量和计算费用，导致建设成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中选定轴流风机和送风轴流风机计算周期长，计算成本高，建设成本高的不足，提供了一种计算速度快、计算精度高、有效节省建设成本的出入口有匝道的公路隧道风机设置方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种出入口有匝道的公路隧道风机设置方法，所述公路隧道包括入口匝道段、n-1个依次排列的中间段和出口匝道段，入口匝道段包括入口主干道和与入口主干道夹角为β的入口匝道，出口匝道段包括出口主干道和与出口主干道夹角为α的出口匝道；每对相邻中间段交r>界处均设有一个竖井，各个竖井和各个中间段均按照从公路隧道入口至出口的顺序依次编号；在入口主干道、入口匝道、各个中间段、出口匝道、出口主干道上均设置CO浓度检测装置；包括如下步骤：(1-1)计算机中设有入口主干道断面积为Ar1，空气压力为p1；入口匝道断面积为Ab1，空气压力为p1zd；入口主干道和入口匝道汇合处的断面积均为Ar2，空气压力为p2；出口主干道断面积为Ar(n+1)，空气压力为p(n+1)；出口主干道和出口匝道分叉处的断面积为Arn，压力为pn；出口匝道的断面积为Aen，空气压力为p2zd；入口主干道的空气流量Qr1，入口主干道和入口匝道汇合处的空气流量Qr2，入口匝道的空气流量Qb1；出口主干道和出口匝道分叉处的空气流量Qrn，出口匝道的空气流量Qen，出口主干道的空气流量Qr(n+1)；(1-1-1)建立第一动量方程：Ar1p1+Ab1p1zdcosβ-Ar2p2＝ρQr2vr2-ρKb1Qb1vb1cosβ-ρQr1vr1，其中，ρ为空气密度系数，Kb1为入口匝道与入口主干道连接处的送风口升压动量系数；计算机利用公式计算入口主干道的空气流速vr1，入口主干道和入口匝道汇合处的空气流速vr2，入口匝道的空气流速vb1；计算机使p1zd＝p1，将vr1、vr2和vb1代入第一动量方程，整理后得到入口匝道段送风压力增量Δpb1： Δp b 1 = p 2 - p 1 = 2 A r 2 A r 1 Q b 1 Q r 2 [ Q b 1 Q r 2 + ( 1 - A r 1 A r 2 ) Q r 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种出入口有匝道的公路隧道风机设置方法，其特征是，所述公路隧道包括入口匝道段(1)、n‑1个依次排列的中间段(2)和出口匝道段(3)，入口匝道段包括入口主干道(11)和与入口主干道夹角为β的入口匝道(12)，出口匝道段包括出口主干道(31)和与出口主干道夹角为α的出口匝道(32)；每对相邻中间段交界处均设有一个竖井(4)，各个竖井和各个中间段均按照从公路隧道入口至出口的顺序依次编号；在入口主干道、入口匝道、各个中间段、出口匝道、出口主干道上均设置CO浓度检测装置；包括如下步骤：(1‑1)计算机中设有入口主干道断面积为Ar1，空气压力为p1；入口匝道断面积为Ab1，空气压力为p1zd；入口主干道和入口匝道汇合处的断面积均为Ar2，空气压力为p2；出口主干道断面积为Ar(n+1)，空气压力为p(n+1)；出口主干道和出口匝道分叉处的断面积为Arn，压力为pn；出口匝道的断面积为Aen，空气压力为p2zd；入口主干道的空气流量Qr1，入口主干道和入口匝道汇合处的空气流量Qr2，入口匝道的空气流量Qb1；出口主干道和出口匝道分叉处的空气流量Qrn，出口匝道的空气流量Qen，出口主干道的空气流量Qr(n+1)；(1‑1‑1)建立第一动量方程：Ar1p1+Ab1p1zdcosβ‑Ar2p2＝ρQr2vr2‑ρKb1Qb1vb1cosβ‑ρQr1vr1，其中，ρ为空气密度系数，Kb1为入口匝道与入口主干道连接处的送风口升压动量系数；计算机利用公式计算入口主干道的空气流速vr1，入口主干道和入口匝道汇合处的空气流速vr2，入口匝道的空气流速vb1；计算机使p1zd＝p1，将vr1、vr2和vb1代入第一动量方程，整理后得到入口匝道段送风压力增量Δpb1：Δpb1=p2-p1=2Ar2Ar1Qb1Qr2[Qb1Qr2+(1-Ar1Ar2)Qr2Qb1+Ar1Ar2Kb1vb1vr2cosβ-2]·ρ2vr22;]]>(1‑1‑2)建立第二动量方程Arnpn‑Aenp2zdcosα‑Ar(n+1)p(n+1)＝ρQr(n+1)vr(n+1)+ρKenQenvencosα‑ρQrnvrn；其中，Ken为出口匝道与主干道连接排风口升压动量系数；计算机利用公式计算出口主干道和出口匝道分叉处空气流速vrn，出口匝道空气流速ven，出口主干道的空气流速vn(n+1)；计算机使p2zd＝p(n+1)，将vr1、vr2和vb1代入第二动量方程，整理后得到出口匝道段的排风压力增量Δpen：Δpen=p(n+1)-pn=2ArnAr(n+1)QenQrn[2-QenQrn-(1-Ar(n+1)Arn)QrnQen-Ar(n+1)ArnKenvenvrncosα]·ρ2vrn2;]]>(1‑1‑3)计算机设定vr(i+1)=Qr(i+1)Ar(i+1),Δpei=2QeiQri[(2-Kei·veivri)-QeiQri]·ρ2·vri2,]]>Δpbi=2QbiQr(i+1)[(Kbivbicosβivr(i+1)-2)+QbiQr(i+1)]ρ2vr(i+1)2,]]>Qr(i+1)＝Qri‑Qei+Qbi；其中，Δpei为第i个竖井的排风口升压力，Δpbi为第i个竖井的送风口升压力，i＝1，...，n‑2；Qri为第i个竖井的空气流量，Ari为第i个中间段的主干道断面积，vri为第i个中间段的空气流速，vr(i+1)为第i+1个中间段的空气流速，Ar(i+1)为第i+1个中间段的断面积，Δpei为第i个竖井的排风口升压力，Qei为第i个竖井的排风口排风量，Qri为第i个中间段的空气流量，Kei为第i个竖井的排风口升压动量系数，vei为第i个竖井的排风口空气流速，Qbi为第i个竖井的送风口送风量，Qr(i+1)为第i+1个中间段的空气流量，Kbi为第i个竖井的送风口升压动量系数，vbi为第i个竖井的送风口空气流速，βi为第i个竖井的送风通道与公路隧道顶部的夹角；C1=Qreq1Qr1,Ci+1=(Qri-Qei)·Ci+Qreq(i+1)+Qbi·CbiQr(i+1),]]>其中，C1为第1个竖井底部的空气浓度比，Ci为第i个竖井底部的空气浓度比，Ci+1为第i+1个竖井底部的空气浓度比，Qreq1为入口主干道的需风量，Qreq1与入口主干道检测的CO浓度成正比，Qreq(i+1)为第i+1个中间段的需风量，Qreq(i+1)与第i+1...

【技术特征摘要】
1.一种出入口有匝道的公路隧道风机设置方法，其特征是，所述
公路隧道包括入口匝道段(1)、n-1个依次排列的中间段(2)和出口
匝道段(3)，入口匝道段包括入口主干道(11)和与入口主干道夹角
为β的入口匝道(12)，出口匝道段包括出口主干道(31)和与出口
主干道夹角为α的出口匝道(32)；每对相邻中间段交界处均设有一
个竖井(4)，各个竖井和各个中间段均按照从公路隧道入口至出口的
顺序依次编号；在入口主干道、入口匝道、各个中间段、出口匝道、
出口主干道上均设置CO浓度检测装置；包括如下步骤：
(1-1)计算机中设有入口主干道断面积为Ar1，空气压力为p1；
入口匝道断面积为Ab1，空气压力为p1zd；入口主干道和入口匝道汇合
处的断面积均为Ar2，空气压力为p2；出口主干道断面积为Ar(n+1)，空
气压力为p(n+1)；出口主干道和出口匝道分叉处的断面积为Arn，压力
为pn；出口匝道的断面积为Aen，空气压力为p2zd；入口主干道的空气
流量Qr1，入口主干道和入口匝道汇合处的空气流量Qr2，入口匝道的
空气流量Qb1；出口主干道和出口匝道分叉处的空气流量Qrn，出口匝
道的空气流量Qen，出口主干道的空气流量Qr(n+1)；
(1-1-1)建立第一动量方程：
Ar1p1+Ab1p1zdcosβ-Ar2p2＝ρQr2vr2-ρKb1Qb1vb1cosβ-ρQr1vr1，
其中，ρ为空气密度系数，Kb1为入口匝道与入口主干道连接处的送
风口升压动量系数；
计算机利用公式
计算入口主干道的空气流速vr1，入口主干

\t道和入口匝道汇合处的空气流速vr2，入口匝道的空气流速vb1；
计算机使p1zd＝p1，将vr1、vr2和vb1代入第一动量方程，整理后得到
入口匝道段送风压力增量Δpb1：
Δp b 1 = p 2 - p 1 = 2 A r 2 A r 1 Q b 1 Q r 2 [ Q b 1 Q r 2 + ( 1 - A r 1 A r 2 ) Q r 2 Q b 1 + A r 1 A r 2 K b 1 v b 1 v r 2 c o s β - 2 ] · ρ 2 v r 2 2 ; ]]>(1-1-2)建立第二动量方程
Arnpn-Aenp2zdcosα-Ar(n+1)p(n+1)＝ρQr(n+1)vr(n+1)+ρKenQenvencosα-ρQrnvrn；
其中，Ken为出口匝道与主干道连接排风口升压动量系数；
计算机利用公式
计算出口主干道和出口匝道分叉处空
气流速vrn，出口匝道空气流速ven，出口主干道的空气流速vn(n+1)；
计算机使p2zd＝p(n+1)，将vr1、vr2和vb1代入第二动量方程，整理后得
到出口匝道段的排风压力增量Δpen：
Δp e n = p ( n + 1 ) - p n = 2 A r n A r ( n + 1 ) Q e n Q r n [ 2 - Q e n Q r n - ( 1 - A r ( n + 1 ) A r n ) Q r n Q e n - A r ( n + 1 ) A r n K e n v e n v r n cos α ] · ρ 2 v r n 2 ; ]]>(1-1-3)计算机设定
v r ( i + 1 ) = Q r ( i + 1 ) A r ( i + 1 ) , Δp e i = 2 Q e i Q r i [ ( 2 - K e i · v e i v r i ) - Q e i Q r i ] · ρ 2 · v r i 2 , ]]> Δp b i = 2 Q b i Q r ( i + 1 ) [ ( K b i v b i cosβ i v r ( i + 1 ) - 2 ) + Q b i Q r ( i + 1 ) ] ρ 2 v r ( i + 1 ) 2 , ]]>Qr(i+1)＝Qri-Qei+Qbi；
其中，Δpei为第i个竖井的排风口升压力，Δpbi为第i个竖井的送风
口升压力，i＝1，...，n-2；
Qri为第i个竖井的空气流量，Ari为第i个中间段的主干道断面积，
vri为第i个中间段的空气流速，vr(i+1)为第i+1个中间段的空气流速，
Ar(i+1)为第i+1个中间段的断面积，Δpei为第i个竖井的排风口升压力，
Qei为第i个竖井的排风口排风量，Qri为第i个中间段...

【专利技术属性】
技术研发人员：项小强，吴德兴，李伟平，朱盖军，
申请(专利权)人：浙江省交通规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33