[发明专利]用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法

摘要

本发明公开了一种用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法，包括如下步骤：1）计算净化后循环风流的烟尘流量，2）计算净化后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟尘浓度，3）计算新增的下游风流烟尘流量，4）计算下游风流的烟尘浓度，5）计算下游隧道长度极值；下游隧道长度极值公式表明：当下游隧道的长度大于下游隧道长度极值时，下游风流的烟尘浓度超过容许浓度，下游隧道内的车辆不安全。本发明能迅速快捷确定出特长公路隧道闭式可控循环通风下游隧道长度的极值，确保下游隧道内车辆行驶安全。

主权项

1.一种用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法，所述的特长公路隧道闭式通风系统包括设置于隧道旁通隧洞且平行于隧道的循环风道，隧道入口至循环风道的引风段之间是上游隧道，循环风道的引射段至隧道出口之间是下游隧道，循环风道通过其两端的引风段和引射段与隧道连通，上游隧道与下游隧道之间是隧道短道；循环风道内设有除尘器；/n包括如下步骤：/n1)计算净化后循环风流的烟尘流量，其计算公式如公式(1)：/nQ_η(VI)＝δ₁Q(1-η)＝δ₁·e·Q_r(1-η)＝C·L₁·e·(1-η) (1)/n式中：Q_η(VI)为循环风流的烟尘流量，m²/s；δ₁为上游风流的烟尘浓度，m^-1；C为烟尘流量综合影响因子，m/s；L₁为上游隧道长度，m；Q_r为从隧道入口引入的外界新鲜风流风量，m³/s；Q为流入除尘器循环风流的风量，m³/s；e为分风比，无量纲数；η为除尘器烟尘除去效率，％；/n2)计算净化后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟尘浓度：/na)计算隧道短道的并联风流产生的烟气流量，其计算公式如公式(2)：/nQ_s1(VI)+Q_ss(VI)＝δ₁·(1-e)·Q_r+C·L_s (2)/n式中：Q_s1(VI)为来自上游风流的烟尘流量，m²/s；Q_ss(VI)为隧道短道的并联风流中新增的烟尘流量，m²/s；L_s为隧道短道的长度，m；/nb)计算净化后循环风流与并联风流汇合后的烟尘浓度：/n根据物理学基础原理，净化后循环风流与并联风流汇合后的烟气浓度，其计算公式如公式(3)：/n /n式中：δ₃为净化后循环风流与并联风流汇合后的烟气浓度，m^-1；/n公式(1)、(2)和(3)的确定方法如下：/na)公路隧道内烟尘流量的计算，其计算公式如公式(8)：/n /n式中：Q_VI为隧道烟尘流量，m²/s；q_VI为烟尘基准排放量，m²/(veh·km)；f_a(VI)为考虑烟尘的车况系数，无量纲数；f_d为车密度系数，无量纲数；f_h(VI)为考虑烟尘的海拔高度系数，无量纲；f_iv(VI)为考虑烟尘的纵坡-车速系数，无量纲数；n_D为柴油车车型类别数，无量纲数；N_m为相应车型的交通量，veh/h；f_m(VI)为考虑烟尘的柴油车车型系数，无量纲数；L为隧道长度，m；/nb)在公式(8)中，当基准排放量不变，以及车况、车密度、坡度、车速、柴油车车型无量纲数不变，且能忽略海拔变化所产生影响的情况下，则，隧道烟尘流量是隧道长度和烟尘流量的综合影响因子的函数；其中，综合影响因子的计算公式如公式(9)：/n /nc)具体应用公式(9)，得到上游风流的烟尘浓度计算式如公式(10)：/n /nd)分风比的计算：/n分风比按公式(11)确定：/n /n式中：Q为分流至循环风道引风段的风流风量，即分流至循环风道的风流风量；m³/s；/ne)计算净化后循环风流的烟尘流量:/n净化后循环风流的烟尘流量是流经了循环风道中除尘器的风流中的烟尘流量，即是处理后循环风流中的烟尘流量，计算公式如公式(12)：/nQ_η(VI)＝δ₁Q_η(1-η) (12)/n式中：Q_η为流入除尘器循环风流的风量，因为闭式通风系统没有排风竖井，因此Q_η＝Q；/n把公式(10)、(11)及Q_η＝Q，代入公式(12)，得公式(1)：/nQ_η(VI)＝δ₁Q(1-η)＝δ₁·e·Q_r(1-η)＝C·L₁·e·(1-η) (1)/n根据质量守恒原理及公式(12)，则隧道短道中并联风流的风量，其计算公式如公式(13)：/nQ_s＝(1-e)·Q_r (13)/n式中：Q_s为隧道短道的并联风流的风流风量，m³/s；/nf)隧道短道的并联风流的烟尘浓度计算：/n隧道短道的并联风流的烟尘来自两部分，其一，上游风流携带过来的烟尘；其二，在隧道短道内行驶的车辆排放而产生的烟尘量；其中，影响隧道短道的并联风流烟尘流量的上游风流携带量计算式如公式(14)：/nQ_s1(VI)＝δ₁Q_s (14)/n把公式(13)代入公式(14)，得公式(15)：/nQ_s1(VI)＝δ₁(1-e)Q_r (15)/n此外，在隧道短道内行驶的车辆排放而形成的烟尘量计算，如公式(16)：/nQ_ss(VI)＝C·L_s (16)/n由公式(15)和公式(16)，可得公式(2)：/nQ_s1(VI)+Q_ss(VI)＝δ₁·(1-e)·Q_r+C·L_s (2)/n根据物理学基本原理，应用公式(13)和公式(2)，隧道短道的并联风流的烟尘浓度计算如公式(17)：/n /n式中：δ₂为隧道短道的并联风流的烟尘浓度，m^-1；/ng)净化后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟尘浓度计算：/n根据物理学基础原理，处理后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟气浓度，其计算公式如公式(18)：/n /n把公式(14)、公式(15)和公式(1)，代入公式(18)，得到公式(3)：/n /n式中：δ₃为处理后循环风流与隧道短道的并联风流汇合的烟尘浓度，m^-1；/n3)计算新增的下游风流烟尘流量，其计算公式如公式(4)；/nQ_s2(VI)＝C·L₂ (4)/n式中：Q_s2(VI)为新增的下游风流烟尘流量，m²/s；L₂为下游隧道长度，m；/n4)计算下游风流的烟尘浓度，其计算公式如公式(5)：/n /n式中：δ_3c为下游风流烟尘浓度，m^-1；/n5)计算下游隧道长度极值：/na)设隧道通风设计的烟尘容许浓度为δ，当满足δ₃＜δ_3c≤δ时，则满足通风设计的要求，由公式(4)和公式(5)，得到公式(6)：/n /n式中：δ为通风设计的烟尘容许浓度，m^-1；/nb)在公式(6)中，当δ_3c＝δ时，并用L_2c替换L₂，得到下游隧道长度极值计算式如公式(7)：/n /n公式(7)表明：当下游隧道的长度大于下游隧道长度极值时，下游风流的烟尘浓度超过容许浓度，下游隧道内的车辆不安全。/n