[发明专利]隧道开式循环通风的送风竖井新风风量折减系数计算方法

摘要

本发明公开了一种隧道开式循环通风的送风竖井新风风量折减系数计算方法。本发明方法主要是：首先，确定流经除尘器净化后循环风流的等效新风量计算式；在可控循环通风系统中，实行送风竖井送入新风量等于排风竖井排出污风量，确定送风竖井送入的等效新风量计算式；在可控循环通风系统中，确定排风竖井排出的等效新风量计算式；根据物理学中的守恒原理，在可控循环通风系统中，应用以上三个公式，得到循环风道引射段的等效新风量的计算式；再从中得到可控循环通风系统中送风竖井新风风量折减系数的计算式。当开式可控循环通风系统的送风竖井新风风量折减系数小于1时，实施可控循环通风系统能减少实际送排风风量。

主权项

1.一种隧道开式循环通风的送风竖井新风风量折减系数计算方法，是用于特长公路隧道开式可控循环通风系统的送风竖井新风风量折减系数计算；所述特长公路隧道开式可控循环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；循环风道的引风段亦与隧道旁通隧洞中设有的排风竖井的进口连通，排风竖井中设有排风风机；循环风道的引射段亦与隧道旁通隧洞中设有的送风竖井的出口连通，送风竖井中设有送风风机；其特征在于包括如下步骤：(一)确定流经除尘器净化后循环风流的等效新风量计算式如下：Q_eff(η)＝η·ω·k·e·Q_r   (1)；式(1)中，Q_eff(η)为净化后循环风流的等效新风量，m³/s；Q_r为从隧道入口引入的外界新鲜风流风量，m³/s；k为循环率，无量纲数；e为分风比数，无量纲数；ω为除尘器有效风量系数，无量纲数；η为除尘器烟尘净化效率，无量纲数；(二)在可控循环通风系统中，实行送风竖井送入新风量等于排风竖井排出污风量，确定送风竖井送入的等效新风量计算式如下：Q_eff(s)＝(1‑k)·e·Q_r   (2)；式(2)中，Q_eff(s)为送风竖井送入的等效新风量，m³/s；(三)在可控循环通风系统中，确定排风竖井排出的等效新风量计算式如下：Q_eff(e)＝(1‑ω)·(1‑k)·e·Q_r   (3)；式(3)中，Q_eff(e)为排风竖井排走的等效新风量，m³/s；(四)根据物理学中的守恒原理，在可控循环通风系统中，应用式(1)、式(2)和式(3)，得到循环风道引射段的等效新风量的计算式如下：Q_eff＝Q_eff(η)+Q_eff(s)‑Q_eff(e)＝[1‑k·(1‑η)]·ω·e·Q_r   (4)；式(4)中，Q_eff为循环风道引射段的等效新风量，m³/s；(五)送风竖井新风风量折减系数的计算；对于可控循环通风系统与常规在循环风道中未设置除尘器的送排风竖井通风方式而言，在影响稀释烟尘所需风量的自变量相同的情况下，则可控循环通风系统和送排风竖井通风方式对应的分风比数相等，二者从隧道入口引入的新鲜风流风量相等，二者循环率相等；在上述边界条件下，从公式(4)中得到可控循环通风系统中送风竖井新风风量折减系数的计算式如下：式(5)中，为送风竖井新风风量折减系数，无量纲数；公式(5)表明，当开式可控循环通风系统的送风竖井新风风量折减系数小于1时，实施可控循环通风系统能减少实际送排风风量；步骤(一)、(二)、(三)中式(1)、式(2)、式(3)的确定方法如下：(Ⅰ)根据现有工程计算方法，得到隧道烟尘流量计算式如下：式(6)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；其中，烟尘流量的综合影响因子C的计算式为：式(7)中，C为烟尘流量的综合影响因子，m/s；在公式(6)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综合影响因子的函数；(Ⅱ)应用式(6)和式(7)，上游风流的烟尘浓度计算式如下：式(8)中，δ为上游风流的烟尘浓度，m^‑1；L₁为上游隧道的长度，m；Q_r为从隧道入口引入的外界新鲜风流风量，m³/s；(Ⅲ)分风比数由下式确定：式(9)中，e为分风比数，无量纲数；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和排风竖井的风流风量，m³/s；对于流入循环风道引风段的风流风量，一部分被排风风机排走，另一部分进入循环风道，形成流入除尘器的未净化循环风流风量，该未净化循环风流风量占到引风段风量风量的比例即为循环率k，应用式(9)，循环率k的计算式如下：式(10)中，k为循环率，无量纲数；Q_η为流入除尘器的未净化循环风流风量，m³/s；(Ⅳ)除尘器有效风量系数与烟尘净化效率的计算方法如下：为了表征循环风流烟尘浓度对除尘器性能及其极限利用的影响，定义除尘器有效风量系数为流入除尘器未净化循环风流的烟尘浓度即上游风流的烟尘浓度与烟尘浓度设计容许值的比值，如下式所示：式(11)中，ω为除尘器有效风量系数，无量纲数；δ为上游风流的烟尘浓度，m^‑1；δ₀为通风设计的烟尘容许浓度，m^‑1；除尘器烟尘净化效率计算式如下：式(12)中，δ_eff(η)为净化后的循环风流烟尘浓度，m^‑1；(Ⅴ)由上述推导，确定流经除尘器净化后循环风流的等效新风量计算式如式(1)：Q_eff(η)＝η·ω·k·e·Q_r   (1)；式(1)中，Q_eff(η)为净化后循环风流的等效新风量，m³/s；(Ⅵ)由上述推导，在可控循环通风系统中，实行送风竖井送入新风量等于排风竖井排出污风量，确定送风竖井送入的等效新风量计算式如式(2)：Q_eff(s)＝(1‑k)·e·Q_r   (2)；式(2)中，Q_eff(s)为送风竖井送入的等效新风量，m³/s；(Ⅶ)由上述推导，在可控循环通风系统中，确定排风竖井排出的等效新风量计算式如式(3)：Q_eff(e)＝(1‑ω)·(1‑k)·e·Q_r   (3)；式(3)中，Q_eff(e)为排风竖井排走的等效新风量，m³/s。