[發明專利]一種基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統

有效

• 申請號: 201610613650.2
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106050292B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 張建旭;王睿;周忠耀;徐可;耿林川;趙敏杰;陳紅軍;江雪英;徐湃
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: E21F1/18
• 分類號: E21F1/18
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 姜彥

1.一種基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統，其特征在于，該基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統設置有隧道，所述隧道設置有拱頂，所述基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統還設置有置于隧道拱頂一側的煙囪、一端連接在煙囪中下部，另一端連接在隧道拱頂旁側的開合門的連接管、安裝在連接管內的遠紅外加熱裝置、連接在煙囪底部的碎落臺；

所述煙囪利用煙囪效應完成隧道內的空氣循環凈化；

所述遠紅外加熱裝置加熱連接管內的氣體，用于煙囪和隧道內產生氣壓差，加快空氣循環速度；

所述碎落臺用于收集煙囪中碎落的土或雜物；

所述煙囪頂部安裝有防雨帽，碎落臺下部安裝有碎落臺開合門，連接管下部安裝有連接管開合門；

基于隧道需風量確定煙囪個數，3km長隧道所需煙囪為3個，相鄰煙囪間距為800m；

所述煙囪半徑為1m；

所述遠紅外加熱裝置加熱溫度為70℃；

該基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統的驗證方法包括：

首先，制作1:50隧道實物模型，并進行初步模擬測定加熱溫度、設計直徑和風速，以驗證采用fluent軟件進行模擬標定參數的可行性；

其次，通過fluent軟件模擬標定煙囪的相關參數，并通過計算用需風量擬定煙囪個數；

最后，通過fluent軟件進行實際狀況模擬對比設計需風量，判斷是否滿足通風系統需求。

2.如權利要求1所述的基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統，其特征在于，在進行fluent軟件模擬前，需對空氣性質進行一定的假設，基本假定方法為：

將隧道內的氣體假定為不可壓縮體，由克拉伯龍方程可得，不可壓縮流體的密度、壓強和溫度符合理想氣體狀態方程計算公式，如公式(1)所示，

P＝ρRT(1)

式中：R——氣體常數，在標準狀態下，空氣氣體常數為287J/(kg*k)；

流體在流動的過程中，任一點的壓力和流速不隨時間而變化，即流體的流動為穩定流；

視流體為連續介質，服從連續性規律，氣流在流程各斷面上通過的流體質量不變，各斷面的流量也不變；

隧道內的氣體在隧道內作漸變流動時，其壓力與速度沿流程各斷面的變化服從能量守恒定律，即不可壓縮流體的伯努利方程。

3.如權利要求1所述的基于遠紅外加熱的公路隧道煙囪通風系統，其特征在于，在fluent軟件操作中對壓力邊界、壁面邊界條件以及密度、溫度的參數進行邊界設置，根據流體力學理論和流體分析軟件的邊界條件設置原則，對合適的隧道通風數值計算邊界條件進行相關設置，具體為：

壓力邊界，

壓力進口的邊界條件需要根據進口的溫度、壓強、動能耗散率及紊流動能進行定義，在進行空氣流動的數值模擬時，定義邊界條件為：除初次驗證時數值模擬的邊界條件，溫度條件依據實驗設定外，剩余模擬情況下的出口和入口的壓強差由公式P＝ρgh確定，不設置超靜壓差；

空氣密度，

由計算的基本假設，取隧道空氣密度為常數，或應用不可壓理想氣體定律對隧道空氣密度進行定義；

壁面邊界條件，

壁面邊界條件根據對公路隧道的通風阻力具有影響的隧道沿程摩擦阻力損失系數λ的不同而設置，λ的計算如公式(2)所示,

λ=1(1.138-2lg(Δ/d))---(2)]]>

式中：Δ——通風管道壁面粗糙物突出高度(m)，

d——通風管道的當量直徑(m)。