[發(fā)明專利]特長公路隧道循環(huán)通風系統(tǒng)的臨界分風比判定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810903631.2
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN109033675B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳永平;吳世先;王斌武;朱輝;陳世強;田峰
• 申請（專利權）人: 桂林航天工業(yè)學院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

1.一種特長公路隧道循環(huán)通風系統(tǒng)的臨界分風比判定方法，所述的特長公路隧道循環(huán)通風系統(tǒng)包括循環(huán)風道、可調附屬結構；可調附屬結構包括與循環(huán)風道連通的排風豎井和送風豎井；所述的循環(huán)風道設置在隧道的旁通隧洞，循環(huán)風道的兩端分別通過引風段和引射段與隧道連通；所述的循環(huán)風道內設有除塵器；隧道入口至引風段之間部分為上游隧道，引風段與引射段之間的部分為隧道短道，引射段與隧道出口之間的部分為下游隧道；

包括如下步驟：

1)計算循環(huán)風流的并聯(lián)風流的煙塵濃度：

a)計算來自上游風流的煙塵流量，其計算公式如公式(1)：

Q_s1(VI)＝δ₁(1-e)Q_r (1)

式中：Q_s1(VI)為來自上游風流的煙塵流量，m²/s；e為分風比，無量綱數(shù)；δ₁為上游風流的煙塵濃度，m^-1；Q_r為從隧道入口引入的外界新風量，m³/s；

b)計算新增的并聯(lián)風流的煙塵流量，其計算公式如公式(2)：

Q_s2(VI)＝C·L_s (2)

式中：Q_s2(VI)為并聯(lián)風流中新增的煙塵流量，m²/s；L_s為循環(huán)風道的隧道短道的長度，m；C為煙塵流量的綜合影響因子，m/s；

c)計算并聯(lián)風流的煙塵濃度，其計算公式如公式(3)：

式中：δ₂為并聯(lián)風流的煙塵濃度，m^-1；e為分風比，無量綱數(shù)；δ₁為上游風流的煙塵濃度，m^-1；

2)臨界分風比判定的計算：

a)設隧道通風設計的煙塵容許濃度為δ，當滿足δ₁δ₂≤δ時，則滿足通風設計的要求，由公式(3)，得公式(4)：

式中：δ為通風設計的煙塵容許濃度，m^-1；

b)在公式(4)中，當分風比達到臨界分風比時，有δ₂＝δ，并將e用e_c替代，對公式(4)變形得到臨界分風比的計算公式如公式(5)：

式中：δ_1c為上游風流臨界煙塵濃度，m^-1；e_c為臨界分風比，無量綱數(shù)；

公式(5)表明：當分風比等于或者大于臨界分風比時，隧道短道的并聯(lián)風流煙塵濃度超過容許濃度，行駛在隧道短道內的車輛不安全。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種特長公路隧道循環(huán)通風系統(tǒng)的臨界分風比判定方法，公式(3)的確定方法如下：

a)公路隧道內煙塵流量的通用計算式如公式(6)：

式中：Q_VI為隧道煙塵流量，m²/s；q_VI為煙塵基準排放量，m²/veh·km；f_a(VI)為考慮煙塵的車況系數(shù)，無量綱數(shù)；f_d為車密度系數(shù)，無量綱數(shù)；f_h(VI)為考慮煙塵的海拔高度系數(shù)，無量綱數(shù)；f_iv(VI)為考慮煙塵的縱坡-車速系數(shù)，無量綱數(shù)；n_D為柴油車車型類別數(shù)，無量綱數(shù)；N_m為相應車型的交通量，veh/h；f_m(VI)為考慮煙塵的柴油車車型系數(shù)，無量綱數(shù)；L為隧道長度，m；

b)在公式(6)中，當基準排放量不變，以及車況、車密度、坡度、車速、柴油車車型無量綱數(shù)不變，且能忽略海拔變化所產生影響的情況下，則，隧道煙塵流量是隧道長度和綜合影響因子的函數(shù)；其中，綜合影響因子的計算公式如公式(7)：

式中：C為煙塵流量的綜合影響因子，m/s；

c)具體應用公式(7)，得到上游風流的煙塵濃度計算式如公式(8)：

式中：L₁為上游隧道的長度，m；

d)分風比的計算：

分風比按式(9)確定：

式中：Q為分流至循環(huán)風道引風段的風流風量，m³/s；

根據(jù)質量守恒原理，則隧道短道中并聯(lián)風流的風量的計算公式如公式(10)：

Q_s＝(1-e)·Q_r (10)

式中：Q_s為隧道短道的并聯(lián)風流風量，m³/s；

e)隧道短道的并聯(lián)風流的煙塵濃度計算：

隧道短道的并聯(lián)風流的煙塵來自兩部分，其一，上游風流攜帶過來的煙塵；其二，在隧道短道內行駛的車輛排放而產生的煙塵量；其中，影響隧道短道的并聯(lián)風流煙塵流量的上游風流攜帶量按公式(11)確定：

Q_s1(VI)＝δ₁Q_s (11)

把公式(10)代入公式(11)，得公式(1)：

Q_s1(VI)＝δ₁(1-e)Q_r (1)

此外，在隧道短道內行駛的車輛排放而形成的煙塵量計算，如公式(2)：

Q_s2(VI)＝C·L_s (2)

根據(jù)物理學基本原理，應用公式(10)、(1)和公式(2)，得到隧道短道的并聯(lián)風流的煙塵濃度計算公式(3)：