第四章 隧道通风计算

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-- 隧道通风计算

一、隧道需风量计算

1.隧道通风的基本参数：

道路等级： 一级公路，分离式双向四车道； 计算行车速度： 80km/h;

空气密度: 1.20kg/m3; 隧道坡度： i12.20%,i22.20%;

2隧道的断面面积： Ar62.8； m0m5； 隧道的轮廓周长： S30.9隧道当量直径： Dr4Ar/S8.12m; 设计交通量：

近期（2022年，为通车年）：20000辆/天； 远期（2032年，做10年考虑）：30000 辆/天； 上下行比例均为1：1，高峰小时系数为0.14.

交通组成(上行线)

汽油车：小型客车15%，小型货车18%，中型货车24%； 柴油车：中型货车24%，大型客车13%，大型货车6%；

隧道内平均气温： tm200C;

2.确定CO排放量

（1）取CO基准排放量为（按每年1.5%递减）(1995年qCO0.01m3/辆km):

qCO近0.0066m3/辆km；

qCO远0.0057m3/辆km

（2）考虑CO的车况系数：1.0；

（3）依据规范，分别考虑工况车速100km/h,80km/h,60 km/h,40 km/h,20 km/h,10 km/h（阻滞）。

不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表4-1所示。

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不同工况车速fiv、fd值 表4-1

工况车速（km/h） i1=2.2% fiv80 1.2 1.0 0.75 60 1.0 1.0 1 40 1.0 1.0 1.5 20 1.0 0.8 3 10 0.8 0.8 6 fdi2=-2.2% （4）考虑CO的海拔高度修正系数： 第一段平均海拔高度：H1(1352.0+1391.4)/21371.7m，fh11.5400； （5）考虑CO的车型系数如表4-2所示。

考虑CO的车型系数 表4-2

汽油车 车型 各种柴油车 fm 第二段平均海拔高度：H2(1391.4+1354.1)/21372.75，fh21.5406；

小客车 旅行、轻型货车 中型货车 拖挂、大型货车 1.0 2.5 5.0 7.0 1.0 （6）交通量分解：、 2022年：单洞高峰小时交通量： 20000×50%×0.14=1400辆/h；

汽油车：小型客车210辆/h，小型货车252辆/h,中型货车336辆/h；

柴油车：中型货车336辆/h, 大型客车182辆/h,大型货车84辆/h；

2032年：单洞高峰小时交通量：30000×50%×0.14=2100辆/h；

汽油车：小型客车315辆/h，小型货车378辆/h,中型货车504辆/h；

柴油车：中型货车504辆/h, 大型客车273辆/h,大型货车126辆/h；

（7）计算各工况车速下隧道CO排放量:

vt80km/h时，

n1qCOfafdfhfivL(Nmfm) 63.610m1QCO近10.00661.00.75(1.54001.218001.54061.01660)3.6106 336182841.02101.02522.53365.02.5257102m3/s

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n1qCOfafdfhfivL(Nmfm) 63.610m1QCO远10.00571.00.75(1.54001.218001.54061.01660)63.610 5042731261.03151.03782.55045.03.2720102m3/s

同样可以计算其他各工况下CO排放量如表5-3所示：

各工况车速下CO排放量（单位：10-2m3/s） 表4-3 工况车速 近期CO排放量 远期CO排放量 80 2.5258 3.2720 60 3.0504 3.9516 40 4.5756 5.9274 20 8.2728 10.7171 10 14.18 18.9677 注：交通阻滞时按最长1000m计算，两端分别计算后取最大值。 （8）最大CO排放量：由上述计算可以看出，在工况车速为10km/h时，CO排放量最大；

QCO近14.18102m3/s QCO远18.9677102m3/s

3.稀释CO的需风量

（1）根据规范，取CO设计浓度为：250ppm。

（2）隧道设计温度tm200C;，换算为绝对温度T27320293K。 （3）隧址大气压无实测值，按下式计算：

ghRTPPoe式中：Po——标准大气压，101325Pa； g——重力加速度，9.81m/s2；



h——隧址平均海拔高度：隧道平均海拔高度为1372.225m； R——空气气体常数，287J/kgK。

计算可得：

P86336.3Pa

（4）稀释CO的需风量为：

Qrep(CO)近14.18102101325293106737.7m3/s

25086336.3273共 8 页 第 3 页

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Qrep(CO)远18.9677102101325293106955.7m3/s

25086336.32734.烟雾排放量

（1）取烟雾基准排放量（按每年1.5%递减）为（1995年qVI2.5m3/辆km）：

qVI近1.66m3/辆km

qVI远1.4m33辆/km；

（2）考虑烟雾的车况系数为：1.0；

（3）依据规范，分别考虑工况车速80km/h,60km/h,40km/h,20km/h, 10km/h (阻滞)；

不同工况下的速度修正系数fiv(VI)、车密度修正系数fd如表4-5所示。

不同工况车速fiv(VI)、fd值 表4-5

工况车速（km/h） i1=2.2% 80 2.6 0.52 0.75 60 2.2 0.52 1 40 1.6 0.52 1.5 20 0.886 0.392 3 10 0.886 0.392 6 fiv(VI) i2=-2.2% fd （4交通量（计算过程同CO）如下：

2022年：单洞高峰小时交通量： 20000×50%×0.14=1400辆/h；

柴油车：中型货车336辆/h, 大型客车182辆/h,大型货车84辆/h；

2032年：单洞高峰小时交通量：30000×50%×0.14=2100辆/h；

柴油车：中型货车504辆/h, 大型客车273辆/h,大型货车126辆/h；

（5）考虑烟雾的海拔高度修正系数：

第一段平均海拔高度：H1(1272.01286.0)/21371.7m，fh11.2913； 第二段平均海拔高度：H2(1286.001271.5)/21372.75，fh21.2918; （6）考虑烟雾车型系数如表4-6所示。

考虑烟雾的车型系数fm(VI) 附表4-6

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柴油车 轻型货车 0.4

（7）计算各工况下隧道烟雾排放量： 当vt80km/h时，得：

中型货车 1.0 重型货车、大型客车、托挂车 1.5 集装箱车 3-4 11.661.00.75(1.29132.618801.29180.521660)63.610 3361.0182841.5QVI近1.820m3/s1QVI远1.431.00.75(1.29132.618001.29180.521660)3.6106 5041.02731261.52.351m3/s

同样可以计算其他工况车速下烟雾排放量如表5-7所示。

各工况车速下烟雾排放量（单位：m3/s） 表4-7 工况车速 烟雾排放量（近期） 烟雾排放量（远期） 80 1.820 2.351 60 2.111 2.728 40 2.457 3.176 20 2.949 3.810 10 5.7 7.620 注：交通阻滞时按最长1000m计算，两端分别计算后取最大值。 （8）最大烟雾排放量：由上述计算可以看出，隧道在工况车速为10km/h时，烟雾排放量最大； 但此时排放量过大，采取隧道内最低车速为20km/h，得：

QVI近2.949m3/s QVI远3.810m3/s

5. 稀释烟雾的需风量

（1）根据规范，取烟雾设计浓度为K0.0070m1，则烟雾稀释系数C0.0070。 （2）稀释烟雾的需风量为：

Qrep(VI近)2.949421.3m3/s

0.0070共 8 页 第 5 页

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Qrep(VI远)3.810544.3m3/s

0.00706. 稀释空气内异味的需风量 取每小时换气次数为5次，则有：

Qrep(异)Ar(L1L2)62.83460n5301.79m3/s t36007.考虑火灾时排烟的需风量

取火灾排烟风速为Vr3m/s，则需风量为：

Qrep(火)ArVr62.83188.4m3/s

8. 结论

综合以上计算可知：

隧道需风量由稀释烟雾的需风量决定，为：

Qrep(VI近) Qrep(VI远)2.949421.3m3/s

0.00703.810544.3m3/s 0.0070二、单向交通隧道射流风机纵向通风计算

1. 计算条件

隧道长度： Lr3460m, 隧道断面积： Ar62.8m2; 断面当量直径： Dr8.12m; 设计交通量： N近1400

N远2100；

大型车混入率： r119%;

计算行车速度： vt20km/h5.555m/s; 需风量： Qrep近421.3m3/s

Qrep远544.3m3/s；

隧道设计风速： vr近

Qreq近ArAr6.71m/s, 8.67m/s,

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vr远Qreq远 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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隧址空气密度： 1.20kg/m3; 2. 隧道内所需升压力

隧道内所需的升压力由以下三项决定：

（1）空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为：

Pr近(1er331PaPr远(1er552.61PaLr234601.2)vr近(10.60.025)6.712Dr28.122

Lr234601.2)vr远(10.60.025)8.672Dr28.122

（2）隧道两洞口等效压差

由于无实测资料，引起隧道自然风流的两洞口等效压差取：

Pn近Pn远10Pa

（3）交通风产生的风压力： 汽车等效抗阻面积：

Am(1r1)Acscsr1Ac1c1(10.19)2.130.50.195.371.01.883m2

隧道内与风流方向同向的车辆数：

n+近n远Pt近14001730100.3辆/h

36006.7121001730116.4辆/h

36008.67Amn+近(vtvr近)2Ar21.8831.2100.3(5.5556.71)2 62.822.407PaAPt远mn+远(vtvr远)2Ar21.8831.2116.4(5.5558.67)2 62.8220.319Pa根据上述计算，采用可逆转射流风机，可充分利用交通风产生的风压，两洞口存

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在的等效压差由于较不稳定，应作为阻力计算，因此隧道内所需要的升压力为：

P近Pr近Pn近Pt近331102.407338.593Pa; P远Pr远Pn远Pt远552.611020.319542.291Pa;

3.隧道所需1120型射流风机台数 1120型射流风机每台的升压力Pj计算：

Pjv2j(1)

Aj0.98m;2AjAr0.980.0156;vj30m/s;62.8近代入得：

vv6.718.67r近0.224;远r远0.2;vj30vj30

Pj近1.23020.0156(10.224)13.074pa; Pj远1.23020.0156(10.2)11.979pa;

故：

i近i远P近338.593 24.77台(取25台）Pj近13.669P543.291远45.35台(取46台) Pj远11.979

若按每组2台布置，近期可布置13组，远期可布置23组

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