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公路隧道纵向通风系统射流风机选型计算.doc

公路隧道纵向通风系统射流风机选型计算

樱花树下那缠绵的爱
2017-09-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《公路隧道纵向通风系统射流风机选型计算doc》,可适用于综合领域

【摘要】 为满足公路隧道通风降噪的需要提出了射流风机推力影响因素及其选用要求。在计算隧道中总推力的前提下确定出射流风机的推力。并确定所用风机的数量。关键词:喷流式通风机 隧道 选用 计算一、引言在公路隧道纵向通风系统中射流风机通常是并联为一组并沿隧道方向间隔布置为了满足隧道内噪声环境的要求射流风机通常配有整体消声器。在夜间为了防止隧道洞口产生较大的噪声通常是只运行隧道中间部分的风机或者加长靠近隧道洞口处的风机消声器长度或者采用双速射流风机。二、射流风机推力影响因素及选用每组风机之间的纵向距离如果隧道中每组风机之间具有足够的距离则喷射气流会有充分的逐渐减速如果喷射气流减速不完全将会影响到下一级风机的工作性能。一般情况下每组风机之间的纵向间距取为隧道截面水力当量直径的倍或倍以上也可以取风机空气动压(Pa)的十分之一作风机纵向间距(m)同一组风机之间的中心距至少取为风机直径的倍。隧道中的射流风机布置并不一定具有同一间距只要风机之间具有足够的纵向间距则风机可以尽可能地布置在靠近隧道洞口的位置如果风机轴向安装位置允许存在一定倾斜则风机之间的纵向距离可以减少从而可以提高安装系数。隧道中空气流速、风机与壁面及拱顶的接近度风机推力是在空气静止条件下根据风机的空气动量的变化而测定的。如果风机进口的空气处于运动状态则风机中空气动量的变化值必然减小。如果射流风机的安装位置靠近隧道壁面或拱顶则空气射流与壁面或与拱顶之间必然产生附加摩擦损失。风机尺寸射流风机耗电量与推力之比与风机出口风速有关对于给定的推力要求出口风速越高耗电量越大。因此为了降低运行成本应尽可能选用大直径、低转速或叶片角度小的风机。对于给定的风机尺寸如果降低其推力必然导致风机数量的增加从而增加风机本身的投资但此时风机出口风速也随之降低使得消声器得以取消或减小其长度。可逆运转风机可逆运转风机与单向风机相比效率略低且噪声稍高但此类风机可以使隧道的运营具有较大的选择性。如在特别需要的情况下单向隧道可以用作双向运营在着火时风机可以反转排烟。三、隧道中总推力计算对于采用纵向通风方式的公路隧道在确定了其需要的空气量后使可以计算用于克服隧道中全部空气阻力所需要的射流风机的推力隧道中的空气阻力主要由以下各项阻力组成。隧道进口、出口空气阻力隧道进口、出口空气阻力pen,ex通常取为隧道中空气动压的倍如果隧道进口置有流线型喇叭段结构出口置有扩散结构则此项阻力会小些。pdt=ρVT式中 pdt隧道空气动压Paρ空气密度kgmVT隧道中空气平均流速=qTVTmsqT隧道中空气流速msAT隧道截面积m车辆拖阻或阻力在单向隧道中如果车辆速度低于隧道中风速车辆会产生拖阻如果车辆速度大于隧道中风速则车辆会对空气流动产生助推力在双向隧道中与风速反向的车辆行驶速度会对空气流动产生阻力车辆拖阻或助推力计算如下:pdrag=CdAVAT×ρ〔(NCNT)(VVVT)(NCNT)|VVVT|(VVVT)〕式中 pdrag车辆拖阻或阻力PaCd车辆拖阻系数()AV车辆迎风面积(小汽车:m卡车m)NC与风向相反行驶小汽车车辆数NT与风向相反行驶卡车车辆数NC与风向同向行驶小汽车车辆数NT与风向同向行驶卡车车辆数VV与风向相反行驶车辆速度msVV与风向同向行驶车辆速度ms对于单向隧道NC=NT=环境条件由于隧道的地理位置不同隧道进出口的环境条件存在较大差异如自然风速、风向、空气温度、海拔、大气压等条件会差别较大从而会导致烟囱效应(stackeffects)应从隧道的空气阻力中增加或减掉此效应。由于隧道两端大气压差而引起的阻力pstack应由测量值确定并增加到系统阻力中。隧道中表面摩擦损失隧道中的悬挂物表面如照明灯具、道路方向指示牌等会对隧道中的空气流动产生阻力。其计算如下:pL=ρVTLDh式中 VT隧道中空气平均流速msL隧道长度mDh隧道横截面当量直径=ATPTmAT隧道横截面积mPT隧道横截面周长mf摩擦系数通常情况下f取值为~主要取决于隧道表粗糙度及隧道中悬挂物的尺寸及数量。如果上述因素不易确定则取f=。隧道中总推力TT隧道中的总推力是用于克服隧道中的空气阻力故TT=pTATpT即为~中各项阻力损失之和pT=pen,expdrag±pstackpL四、射流风机推力射流风机的基本推力等于风机进出口空气动量的变化。风机进口或出口空气动量等于空气质量流量与进口或出口的平均流速之乘积。根据隧道中射流风机的布置原则通常认为射流风机进口处空气流速为故射流风机的理论推力为:Tm=ρqVFVF=ρqvfAF式中 qVF风机中空气体积流量msVF风机出口空气平均流速msAf风机有效通流面积m上式仅适用于流速均匀分布的情况而风机中的流速分布通常差别很大主要取决于风机的设计特别是叶轮上的轮毂直径与叶片长度的比、叶片设计基础(自由流动强制流动或旋涡流)、整流体的效率以及流动障碍物的布置等。射流风机的推力测试是按ISO〔〕进行的WOODS射流风机的测试推力〔〕一般为理论推力的~倍而其它射流风机的测试推力仅为理论推力的倍或更低。隧道中的总推力等于隧道中所有射流风机产生的推力之和。不管射流风机的布置是并联、串联还是其它布置形式。五、隧道中射流风机数量的确定NF=TTTi小数点圆整为式中 NF射流风机数量TT隧道中推力NTi射流风机安装推力N射流风机的安装推力通常会小于射流风机的测试推力(按ISO)或理论推力这主要是由于风机安装之后会受到其周围客观环境的影响。射流风机的安装推力Ti=TmKKK (N)K是隧道空气流速与射流风机出口风速之间的影响系数。在相同出口风速条件下隧道中空气流速越小则K越大在隧道中空气流速相同的条件下出口风速越大K值越大这主要是由于风机进口处空气动量的K值不同而造成的。K值选择参见图。图 隧道中空气流速对射流风机推力的影响曲线K是风机安装偏心校正系数。风机安装偏心是指风机安装位置靠近隧道的壁面或拱顶从而使部分气流撞击壁面不能进入隧道主气流。K值选择参见图。Z射流风机轴线至隧道壁面或拱顶距离DF射流风机直径DT隧道横截面积当量直径图 与隧道主轴线平行安装射流风机推力受壁面影响曲线p>K是风机安装时轴线倾斜的较正系数如图所示。图 风机安装时轴线倾斜对推力的影响曲线由图可以看出当风机安装偏心度为时即使其轴向倾斜角较大其校正系数K也大于超过。因此选择K时应与K一起考虑。对于WOODS风机其KK值一般如下取值: 倾角   KK              六、结束语在设计隧道通风系统时射流风机经常被选用的原因之一是其具有低的初投资和低的运行费用。同时射流风机还可以与通风系统联合使用用于排风和排烟。隧道内的空气流动主要是由于存在气流压差。射流风机通过喷射高速气流而产生推力随着空气流速的减小其能量传递给沿隧道内的运动空气从而产生隧道内的空气压差其大小等于射流风机的推力与隧道横截面积之商用于克服隧道内的空气流动阻力。因此射流风机的选型主要取决于对风机推力的要求(即风机出口气流喷射速度的要求)以及所需排风量(即风机直径)的要求。

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