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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,隧道工程,第,8,章 隧道通风,1,学习本章的目的：,（,1,）掌握公路隧道内的有害物质浓度定义和表示方法；,（,2,）了解需风量的计算方法；,（,3,）掌握隧道通风方式及其如何选择。,2,第,8,章 隧道通风,8.1,概述,8.2,空气中有害物质容许浓度,8.3,需风量计算,8.4,通风方式及其选择,3,8.1,概述,1,、隧道内污染的形成,2,、改善隧道内污染的途径,3,、隧道通风设计要考虑的主要问题,4,隧道运营中的通风智能控制,5,1,、隧道内污染的形成,施工期间：爆破、施工设备、瓦斯,运营期间：汽车排放出的废气，,CO,和烟雾,隧道内突发事件的产生：火灾、消防、交通混乱,6,2,、改善隧道内污染的途径,消除污染源,-,改造汽车,使用滤毒滤烟设备，还原被污染空气,将污染空气稀释到容许浓度值以下,突发事件应急措施研究、隧道结构研究、路面结构研究,7,3,、隧道通风设计要考虑的主要问题,空气中有害物质的容许浓度：人的忍受程度、行车安全视距,需风量计算问题：交通量和排放量,自然通风的能力,机械通风方式的讨论,通风方式及通风设备选择：经济性和耐久性,8,8.2,空气中有害物质容许浓度,9,1,、确定隧道内污染空气中有害物的设计浓度需要研究的问题,对汽车排放,CO,量的研究,对汽车排放烟雾量及透明度的研究,人在污染空气中的适应能力,分别研究,CO,设计浓度和烟雾设计浓度,10,2,、,CO,设计浓度,有害气体浓度的表示：单位体积被污染空气中含有害气体体积,11,人体对各种浓度有害气体的反映,12,CO,设计浓度：与隧道长度和通风方式有关,CO,设计浓度（,ppm,）,隧道长度（,m,）,纵向通风方式,300,250,全横向和半横向通风方式,250,200,人车混合通行隧道,150,100,13,3,、烟雾设计浓度,烟雾浓度定义：,通过测定光线在烟雾中的透过率来表示,透过率是光线在污染空气中的透过量与在洁净空气中的透过量之比,式中：分别为同一光源的光通过污染空气和洁净空气后的照度,。,则烟雾浓度,K,为：,14,式中：是光源光穿过,lm,厚的容许透光率，在隧道通风与照明中，取,l,100m,，故其容许浓度,烟雾浓度,K,为,15,司机对烟雾浓度舒适度的评价,当烟雾浓度，透过率（,l,100m,）和车速不同，对舒适程度的不同，下表是行车速度为,40km/h,时，司机对舒适水平的主观评价,司机对,对烟雾浓度的舒适度评价,16,烟雾设计浓度：与,光源和车速,有关,当烟雾浓度达到,0.012 1/m,时，应考虑采取交通管制等措施；,隧道内进行养护维修时，烟雾浓度不大于,0.0035 1/m,17,4,、其他有害物质,氮氧化物,：柴油机主要排放的有害物质，据调查，平均浓度为,20mg/m,3,(,接触,45,分钟,),，只有少数人出现不适感，当平均浓度为,55mg/m,3,，全部人员有不适感；,丙烯醛,：是一种无色挥发性液体，对眼睛和呼吸道粘膜有剧烈刺激作用，如流泪等；,二氧化硫,：为具有强烈幸辣刺激性气味的气体，进入呼吸道后形成硫酸和亚硫酸，引起各种炎症。,这些有害物质的含量与,CO,和烟雾含量相比较小,18,8.3,需风量计算,1,、按稀释,CO,浓度计算新风量,2,、按稀释烟雾浓度计算新风量,3,、需风量的取值,19,1,、按稀释,CO,浓度计算新风量,计算方法,通风设计中，车辆有害气体排放量及与之对应的交通量都,应有明确的远景设计年限,，两者应相匹配；,20,1,、按稀释,CO,浓度计算新风量,确定新风量时，应对计算行车速度以下的各工况车速按,20km/h,为一档分别进行计算，并考虑交通阻滞状态,取其较大者,作为设计需风量；,21,1,、按稀释,CO,浓度计算新风量,在双向交通隧道中，,上坡,较长方向的交通量按设计交通量的,60%,进行计算；,首先计算汽车,排放量,，然后计算稀释到容许浓度,所需新风量,。,22,计算公式,CO,的排放量计算,23,其中：是隧道全长,CO,排放量；,是,CO,基准排放量辆,km),，可取,0.01,；,为考虑,CO,的车况系数，对高速公路、一级公路取,1.0,，对二、三、四级公路取,1.11.2,；,是车密度系数，与车速有关，按表,8.6,取值；,是考虑,CO,的海拔高度系数，按图,8.3.1,取值；,为相应车型的设计交通量（辆,/h,）；,为考虑,CO,的车型系数，按表,8-7,取值；,为考虑,CO,的纵坡,-,车速系数，按表,8.8,取值；,为车型类别数。,L,为隧道长度，,m,24,稀释,CO,到容许浓度的,新风量计算,25,式中：为隧道全长稀释,CO,的需风量 ；,标准大气压 ，取,101.325,；,是隧址设计气压 ；,是标准气温,K,，取,273,；,为隧道夏季的设计气温,K,。,是,CO,设计浓度。,26,2,、按稀释烟雾浓度计算新风量,烟雾排放量是以,柴油车,作为计算依据，当交通流组成,柴油车比例大到某一限度,以后，烟雾危害超过,CO,危害，因此，根据烟雾排放量计算所需通风量成为重要问题。,27,烟雾排放量计算,28,其中：是隧道全长烟雾排放量（）；,为烟雾基准排放量 辆,km),，可取,2.5,辆,km),；,含义是每辆中型货车行,1km,排放浓度为,1m,-1,的烟雾,2.5m,3,为考虑烟雾的车况系数，对高速公路、一级公路取,1.0,，对二、三、四级公路取,1.21.5,；,是考虑烟雾的海拔高度系数，按图,8.3.2,取值；,为考虑烟雾的纵坡,-,车速系数，按表,8.3.4,取值；,是考虑烟雾的车型系数，按表,8.3.5,取值；,是柴油车车型类别系数；,29,稀释烟雾到容许浓度所需的新风量计算,所需新鲜风量按下式计算,为隧道全长稀释烟雾的需风量（）；,为烟雾设计浓度（）,30,3,需风量的取值,31,8.4,通风方式及其选择,32,1,、概述,通风方式,通风方式,车道空间的空气流动,自然通风,自然风,机械通风,交通风,(,活塞风,),一般不稳定,交通量有关,(,车速等,),纵向通风,横向通风,半横向通风,组合通风,33,如何选择通风方式,确定所需风量,考虑自然通风是否满足,选择通风方式,34,通风方式选择与多种因素有关,隧道类型：,山岭隧道、城市隧道、水底隧道,交通量,：近期、远期、某年限的交通量,经济问题,：工程费、维修费和养护费,地质、气候和周围环境的影响,：大断面开挖的可行性,35,2,、自然通风 自然风的变化是复杂而不稳定的，用它来作为通风计算的依据，其,可靠性自然很差,。但是作为机械通风时的辅助作用，,却不应忽视,，至少可以调节通风机的转数，有利于节能。,36,2,、自然通风 自然风压阻力,是自然风阻力（）；,为隧道入口损失系数，可取,0.6,；,是隧道壁面摩阻损失系数；,0.02,L,是隧道长度；,是自然风作用引起的洞内风速（），可取,23,；,为空气密度（），可取,1.2,；,为隧道断面当量直径，为隧道净空断面积，为隧道断面周长。,37,交通风压阻力,交通风力可按下式计算：,其中：是交通通风力；是隧道内与 同向的车辆数；为隧道内与 反向的车辆数；是隧道设计风速,m,s,；为与 同向的各工况车速；为与 反向的各工况车速；为汽车等效阻抗面积（汽车正投影面积）。,38,通风阻抗力,式中：,（）。,是隧道设计风速,m,s,；,39,隧道内压力平衡条件,为射流风机群总升压力（,N/m2,）,40,射流风机所需台数计算,在满足隧道设计风速条件下，射流风机台数为：,为每台射流风机升压力：,是射流风机出口面积；是射流风机出口速度；射流风机位置摩阻损失折减系数；,41,3,、是否设置通风机的经验判定,双向交通隧道,（双向交通）,单向交通隧道,（单向交通）,式中：,L,为隧道长度（,m,）；,N,为设计交通量（辆,/h,）,42,4,、纵向通风,纵向式通风,是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口把污染空气排出的方式，与自然通风的原理是相同的,43,4,、纵向通风,射流式通风,：在车道空间上方吊设射流风机，用以升压,对于双向交通，适用于,1000m,以下的隧道；,对于单向交通，可达,3000m,。,44,优点：设备费少、经济；,缺点：噪音大,45,有竖井的纵向式通风：,纵向式通风是最简单的通风方式，它以自然通风为主，,不满足需要时，用机械通风加以补充，是经济合理的,。但是，通风所需动力与隧道长度的立方成正比。如果在隧道中间设置竖井就可以克服这个缺点。,常常用竖井对长隧道进行分段,。,双向交通，适用于,3000m,以上的隧道；,单向交通，适用于,5000m,以上的隧道；,46,5,、横向通风,半横向通风,(,送风式半横向、排风式半横向,),送风式半横向通风,是半横向通风的标准型式，新鲜空气经送风管直接吹向汽车的排气孔高度附近，对排气直接稀释，这对后续车很有利。污染空气是在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。,47,全横向通风,这种通风方式,同时设置送风管道和排风管道,，隧道内基本上不产生沿纵向流动的风，只有横方向的风流动。,48,混合式通风,混合式通风没有固定的格局,，它是根据某些特殊的需要，由上述几种基本通风型式组合而成的。其组合方式有许多种，但应符合经济实用原则。,49,隧道类型,通风方式,隧道长度,m,单向行,车隧道,纵向通风方式,射流风机式,集中送排风式,5002000,20004000,半横向通风方式,15003000,横向通风方式,20004000,双向行,车隧道,纵向通风方式,射流风机式,集中送排风式,5001000,5002000,半横向通风方式,10003000,横向通风方式,20004000,各通风方式的适用长度,50,6,、通风方式选择,影响通风方式选择的因素,隧道长度,：是影响隧道通风方式选择的最主要的因素。隧道越长，对隧道通风的安全性和可靠性要求越高,51,隧道交通条件,隧道交通条件指隧道内为单向行车还是双向行车以及隧道的交通量,一般单向行车的隧道采用纵向和半横向通风较好，能利用自然风和活塞风；,交通量大的隧道一方面有害气体排放量大，另一方面安全要求高，应选用横向通风或半横向通风方式。,52,隧道所处地层的地质条件,隧道所处地层的地质条件好，隧道施工比较容易，费用低，这时选用横向通风方式；如果围岩条件差，则可能由于隧道施工困难，以及施工费用高而影响到横向通风的使用。,隧道所处地区的地形和气象条件,53,通风方式选择的原则,合理通风方式是安全可靠性高，建设安装方便，投资小，隧道内环境好，对灾害的适应能力强，运营管理方便，运营费用低的通风方式,。,隧道通风方式的选择是一项十分复杂而艰巨的工作。在选择通风方式时，一定要认真，要有科学和经济两个头脑，要对国家和人民负责。,54,通风机的选择,通风机的选择包括选择通风机的类型、通风机的,型号,、通风机的联合运转方式以及通风机的机号、转速和叶片安装角等。合理的通风机是在满足通风要求,(,足够的风量,),时，,工作效率,比较高的通风机。通风机选择的依据是隧道的通风阻力和要求的通风量 以及其它的一些隧道条件。,55,通风机的选型可按下列步聚和方法进行：,根据离心式和轴流式通风机的优、缺点选择通风机的种类,根据通风机类型特性曲线选择型号,根据通风机的个体特性曲线选择型号,56,通风机的选型可按下列步聚和方法进行：,单机不能满足风量要求时，应取二机或多机并联运转,调整通风机动轮转速和叶片安装角,57,目的：,调整动轮转速和叶片安装角使风机处于效率最高最稳定的工作状态；,因隧道交通量或其它条件变化引起隧道通风量和风阻发生变化时，调整动轮转速或叶片安装角可改变风机工况点。,58,本章结束,谢谢！,59,