1796

Рис. 1.12. Схемы вентиляционных установок горного (а), подводного (б) и городского (в) тоннелей: 1 – центробежный вентилятор; 2 – вентиляционная камера; 3 – жалюзи; 4 – тоннель; 5 – направление движения воздуха; 6 – щелевое отверстие; 7 – диффузор; 8 – осевой вентилятор; 9 – вытяжной шахтный ствол; 10 – вентиляционный канал; 11 – вентиляционный киоск

Количество рядов (ступеней) струйных вентиляторов вдоль тоннеля определяют так:

где Рсв – см. формулу (1.26).

Требуемое количество струйных вентиляторов в поперечном сечении nсв,сеч определяется по расходу воздуха, создаваемому одним струйным вентилятором: nсв,сеч = Qр / ( Qсв · nсв ), где Qсв принимается по прил. 1, в зависимости от выбранного типа вентилятора местного проветривания.

1.4.3. Поперечная система вентиляции

При поперечной системе вентиляции используются центробежные и осевые вентиляторы главного проветривания (см. прил. 4, 5), которые размещают непосредственно у порталов тоннелей или в подземных камерах (см. рис. 1.3, 1.12).

1.5. Алгоритмы расчета вентиляции автодорожных тоннелей

1.5.1.Продольная система вентиляции

I. Определение расхода воздуха, подаваемого в тоннель:

-принимается состав транспортного потока mл, mгк, mгд, mав;

-вычисляются составляющие транспортного потока m, mк, mд,

mл,кп,mгк,кп, mав,кп, mгд,дп;

1.Расчет по предельно допустимой концентрации СО:

-вычисляются значения qk и qд по формулам (1.2);

-вычисляется расход воздуха по формуле (1.1).

2.Расчет по теплоизбыткам:

-назначаются температура воздуха в тоннеле и наружная температура воздуха;

-вычисляются тепловыделения автомобильных двигателей по формуле (1.5);

-принимается схема размещения светильников и вычисляются тепловыделения устройств освещения по формуле (1.6);

-при значениях средней скорости движения воздуха в транспортной зоне тоннеля более 6 м/с производят переконструирование сечения тоннеля с целью увеличения площади сечения транспортной зоны либо принимают поперечную систему вентиляции.

II. Определение давления воздуха и выбор вентиляционной установки:

-назначается схема размещения вентиляционных установок

(либо на одном портале, либо на двух порталах при

Qmax>500 м3/с);

1.Определение факторов естественного проветривания:

-принимается скорость ветра и угол между направлением ветра и осью тоннеля и определяется давление воздуха, вызванное действием ветра по формуле (1.15);

-определяется давление воздуха, вызванное разностью температур воздуха на поверхности и в тоннеле по формуле

(1.16);

-определяется давление воздуха за счет разности барометрических давлений у порталов по формуле (1.18);

-определяется давление воздуха, вызванное поршневым действием автомобилей, движущихся в одном направлении, по формуле (1.19);

-определяется суммарное давление воздуха, вызванное естественными факторами, по формуле (1.14).

2.При длине тоннеля 400 м и менее проверяется возможность естественного проветривания:

-определяется скорость движения воздуха от естественных факторов по формуле (1.22);

-производится сравнение скорости движения воздуха от естественных факторов и средней скорости движения воздуха в транспортной зоне тоннеля, при Vе >Vв естественное проветривание считается обоснованным.

3.При длине тоннеля более 400 м применяется искусственная вентиляция. Расчет искусственной вентиляции:

-вычисляется давление, требуемое на преодоление сопротивлений трения, по формуле (1.24);

-вычисляется давление, требуемое на преодоление местных сопротивлений, по формуле (1.25);

-определяется полное давление с учетом естественных факторов.

4.Выбор вентиляционной установки:

-определяются расчетные значения расхода и давления воздуха по формулам (1.27);

-по полученным расчетным значениям подбираются вентиляторы из прил. 4, 5;

-при необходимости назначается количество вентиляторов в вентиляционной установке по последовательной или параллельной схеме.

1.5.2.Продольно-струйная система вентиляции

I. Определение расхода воздуха по предельно допустимой концентрации СО и по теплоизбыткам:

-принимается состав транспортного потока mл, mгк, mгд, mав;

-вычисляются составляющие транспортного потока mг , mк ,

mд, mл,кп,mгк,кп, mав,кп, mгд,дп;

-вычисляются значения qk и qд по формулам (1.2);

-вычисляется расход воздуха, требуемый по условию снижения концентрации СОдопредельнодопустимой,поформуле(1.1);

-назначаются температура воздуха в тоннеле и наружная температура воздуха;

-вычисляются тепловыделения автомобильных двигателей по формуле (1.5);

-принимается схема размещения светильников и вычисляются тепловыделения устройств освещения по формуле (1.6);

-вычисляются тепловыделения находящихся в тоннеле людей по формуле (1.7);

-определяется средняя температура породы на глубине заложения тоннеля;

-определяется термическое сопротивление обделки тоннеля по формуле (1.12) с учетом конструкции обделки;

-определяется сопротивление теплопередаче обделки тоннеля по формуле (1.11);

-вычисляются тепловыделения породного массива (теплопотери через обделку тоннеля) по формуле (1.10);

-определяются суммарные теплоизбытки в тоннеле по фор-

муле (1.4);

-определяется расход воздуха, требуемый по условию удаления из тоннеля избыточного тепла и установления нормального температурного режима, по формуле (1.3);

-определяется максимальное значение требуемого расхода воздуха по ПДК СО и теплоизбыткам в тоннеле по формуле

(1.13);

-определяется площадь сечения транспортной зоны тоннеля

(см. рис. 1.13);

-вычисляется средняя скорость движения воздуха в транспортной зоне тоннеля по максимальному расходу воздуха;

-при средней скорости движения воздуха в транспортной зоне тоннеля не более 6 м/с применение продольно-струйной системы вентиляции считается обоснованым;

-при значениях средней скорости движения воздуха в транспортной зоне тоннеля более 6 м/с производят переконструирование сечения тоннеля с целью увеличения площади сечения транспортной зоны либо принимают поперечную систему вентиляции.

II. Определение давления воздуха и выбор вентиляционных установок:

1.Определение факторов естественного проветривания:

-принимается скорость ветра и угол между направлением ветра и осью тоннеля и определяется давление воздуха, вызванное действием ветра по формуле (1.15);

-определяется давление воздуха, вызванное разностью температур воздуха на поверхности и в тоннеле по формуле

(1.16);

-определяется давление воздуха за счет разности барометрических давлений у порталов по формуле (1.18);

-определяется давление воздуха, вызванное поршневым действием автомобилей, движущихся в одном направлении, по формуле (1.19);

-определяется суммарное давление воздуха, вызванное естественными факторами, по формуле (1.14).

2.При длине тоннеля 400 м и менее проверяется возможность естественного проветривания:

-определяется скорость движения воздуха от естественных факторов по формуле (1.22);

-производится сравнение скорости движения воздуха от естественных факторов и средней скорости движения воздуха

в транспортной зоне тоннеля, при Vе > Vв естественное проветривание считается обоснованным.

3.При длине тоннеля более 400 м применяется искусственная вентиляция. Расчет искусственной вентиляции:

-вычисляется давление, требуемое на преодоление сопротивлений трения, по формуле (1.24);

-вычисляется давление, требуемое на преодоление местных сопротивлений, по формуле (1.25);

-определяется полное давление с учетом естественных факторов.

4.Выбор вентиляционной установки:

-определяются расчетные значения расхода и давления воздуха по формулам (1.27);

-предварительно выбирается осевой вентилятор местного проветривания (струйный) по прил. 1;

-определяется давление, создаваемое одним вентилятором, по формуле (1.26);

-определяется требуемое количество вентиляторов по длине тоннеля для обеспечения необходимого давления воздуха в системе по формуле (1.28);

-назначается фактическое количество и шаг струйных вентиляторов по длине тоннеля (округляется требуемое количество в большую сторону);

-при необходимости выбирается более или менее мощный вентилятор из рекомендаций по назначению расстояния между струйными вентиляторамивдоль тоннеля (см. подр. 1.1);

-определяется необходимое количество вентиляторов в поперечном сечении тоннеля для обеспечения требуемого расхода воздуха на вентилируемом участке (см. подр. 1.4.2).

1.5.3.Поперечная система вентиляции

I. Определение расхода воздуха, подаваемого в тоннель:

-принимается состав транспортного потока mл, mгк, mгд, mав;

-вычисляются составляющие транспортного потока mг, mк,

mд, mл,кп,mгк,кп, mав,кп, mгд,дп;

1.Расчет по предельно допустимой концентрации СО:

-вычисляются значения qk и qд по формулам (1.2);

-вычисляется расход воздуха по формуле (1.1).

2.Расчет по теплоизбыткам:

-назначаются температура воздуха в тоннеле и наружная температура воздуха;

-вычисляются тепловыделения автомобильных двигателей по формуле (1.5);

-принимается схема размещения светильников и вычисляются тепловыделения устройств освещения по формуле (1.6);

-вычисляются тепловыделения находящихся в тоннеле людей по формуле (1.7);

-определяется средняя температура породы на глубине заложения тоннеля;

-определяется термическое сопротивление обделки тоннеля по формуле (1.12) с учетом конструкции обделки;

-определяется сопротивление теплопередаче обделки тоннеля по формуле (1.11);

-вычисляются тепловыделения породного массива (теплопотери через обделку тоннеля) по формуле (1.10);

-определяются суммарные теплоизбытки в тоннеле по фор-

муле (1.4);

-определяется расход воздуха по формуле (1.3);

-определяется максимальное значение требуемого расхода воздуха по ПДК СО и теплоизбыткам в тоннеле по формуле

(1.13).

II. Определение давления воздуха и выбор вентиляционной установки:

-назначается предварительное количество участков проветривания для каждой вентиляционной установки (учитывая

воздуха, скорость движения воздуха в продольном канале Vпрод и эквивалентный диаметр продольного канала (см.

подр. 1.3.3);

-вычисляется давление P2,прод, требуемое на преодоление местных сопротивлений, по формуле (1.25), учитывая рекомендации подр. 1.3.3.

2.Расчет давления в поперечных каналах:

-назначается предварительный шаг поперечных каналов (4...6 м) на участке проветривания с учетом рекомендаций подр. 1.1, 1.3.3;

-определяется количество поперечных каналов на участке по

формуле nпк = Lуч / пк с округлением до целого в большую сторону;

-назначается скорость движения воздуха Vпк в поперечном канале (3...5 м/с);

-определяется требуемая площадь сечения поперечных каналов по формуле Sпк = Qуч /(nпк·Vпк);

-назначаются размеры сечения поперечных каналов hпк и bпк в соответствии с требуемой площадью сечения поперечного

канала и сучетомрекомендацийподр. 1.1, 1.3.3, (hпк · bпк)≥ Sпк;

-определяется эквивалентный диаметр поперечного канала по формуле dЭТ = 2 · hпк · bпк / ( hпк + bпк );

-графически определяется длина поперечного канала lпк;

-вычисляется давление P1,пк, требуемое на преодоление сопротивлений трения в поперечных каналах, по формуле (1.24), принимая в формуле коэффициент трения для поперечных каналов, суммарную длину всех поперечных каналов на вентилируемом участке, плотность подаваемого воз-

духа, скорость движения воздуха в поперечном канале Vпк и эквивалентный диаметр поперечного канала (см. подр. 1.3.3);

-вычисляется давление P2,пк, требуемое на преодоление местных сопротивлений в системе "продольный канал – поперечный канал – тоннель", по формуле (1.25) с учетом количества поперечных каналов в пределах вентилируемогоучастка;