[发明专利]隧道闭式循环通风的净化后新风风量折减系数计算方法

摘要

本发明公开了一种隧道闭式循环通风的净化后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；再确定净化后循环风流新风风量折减系数的计算方法。通过对净化后循环风流新风风量折减系数计算式的分析可得到，当闭式可控循环通风系统的净化后循环风流新风风量折减系数大于1时，实施可控循环通风系统能达到常规送排风竖井通风方式相同的通风效果并且系统风量降低，从而能迅速快捷完成闭式循环通风系统实施的预评估。

主权项

1.一种隧道闭式循环通风的净化后新风风量折减系数计算方法，是用于特长公路隧道闭式可控循环通风系统的净化后循环风流新风风量折减系数计算；所述特长公路隧道闭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；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·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；e为分风比数，无量纲数；ω为流入除尘器循环风流的有效风量系数，无量纲数；η为除尘器烟尘净化效率，无量纲数；(二)净化后循环风流新风风量折减系数的计算方法如下：(1)对于在循环风道中未设置除尘器的常规送排风竖井通风方式而言，送风竖井送入新鲜风流后，在引射段新鲜风流等效新风量计算式如下：Q′_eff(s)＝ω'Q'    (2)；式(2)中，Q′_eff(s)为常规送排风竖井通风方式中的引射段新鲜风流等效新风量，m³/s；ω′为常规送排风竖井通风方式中的循环风道有效风量系数，无量纲数；Q'为常规送排风竖井通风方式中的送风竖井送入新鲜风流风量，m³/s；(2)利用公式(1)和公式(2)，能得到可控循环通风系统与常规通风方式等效的通风效果，公式(1)的风量等于公式(2)的风量，即：Q′_eff(s)＝Q_eff(η)＝η·ω·e·Q_r＝ω'Q'    (3)；(3)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，即：e·Q_r＝Q'    (4)；(4)在上述边界条件下，基于公式(3)和公式(4)，定义可控循环通风系统中净化后循环风流新风风量折减系数的计算式如下：式(5)中，为净化后循环风流新风风量折减系数，无量纲数；公式(5)表明，当闭式可控循环通风系统的净化后循环风流新风风量折减系数大于1时，实施可控循环通风系统能达到常规送排风竖井通风方式相同的通风效果并且系统风量降低；步骤(一)、(二)中式(1)、式(2)、式(4)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，m³/s；(Ⅳ)除尘器的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(10)中，ω为有效风量系数，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(11)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，确定循环风道引射段处的等效新风量即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·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，确定常规送排风竖井通风方式中的引射段新鲜风流等效新风量计算式如式(2)：Q′_eff(s)＝ω'·Q'    (2)；式(2)中，Q′_eff(s)为常规送排风竖井通风方式中的引射段新鲜风流等效新风量，m³/s；ω'为常规送排风竖井通风方式中的循环风道有效风量系数，无量纲数；Q'为常规送排风竖井通风方式中的送风竖井送入新鲜风流风量，m³/s；在公式(2)中，常规送排风竖井通风方式中的循环风道有效风量系数计算式如下：式(12)中，δ'为常规送排风竖井通风方式中的循环风道烟尘浓度，m^‑1；在公式(12)中，当上游隧道长度相同的情况下，常规送排风竖井通风方式中的循环风道烟尘浓度上限值计算式如下：式(13)中，Q′_r为常规送排风竖井通风方式中的从隧道入口引入的外界新鲜风流风量，一般等于Q_r，m³/s；L'₁常规送排风竖井通风方式中的循环风道的上游隧道的长度，一般有L′₁≤L₁，m；在从隧道入口引入的新鲜风流风量相等的情况下，从公式(13)、公式(12)和公式(10)，推导得到式(14)和式(15)：ω′≤ω         (14)；Q＝Q'＝eQ_r     (15)；即得到式(4)：e·Q_r＝Q'    (4)；(Ⅶ)净化后循环风流新风风量折减系数的计算方法如下：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常规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；在上述边界条件下，由公式(1)和公式(2)，能得到可控循环通风系统中净化后循环风流新风风量折减系数的计算式如下：式(16)中，为净化后循环风流新风风量折减系数，无量纲数；c＝ω/ω为有效风量系数的二次比值，无量纲数；公式(16)表明，净化后循环风流新风风量折减系数与除尘器净化效率、流入除尘器循环风流的有效风量系数成正比，净化后循环风流新风风量折减系数与常规送排风竖井通风方式中的循环风道有效风量系数成反比。