 |
|
Определение расхода воздуха, подаваемого в тоннель
Содержание
Введение ..................................................................................................................
1. Трасса тоннеля ...................................................................................................
1.1. Продольный профиль и план тоннеля ........................................................
1.2. Определение длины тоннеля ........................................................................
2. Вентиляция тоннеля .........................................................................................
2.1. Определение расхода воздуха, подаваемого в тоннель ............................
2.2. Определение расхода воздуха по теплоизбыткам .....................................
2.3. Определение давления воздуха и выбор вентиляционной установки ....
Заключение ..............................................................................................................
Введение
Изучение курса «Проектирование и строительство транспортных тоннелей», как и любой другой специальной дисциплины, предполагает накопление не только определѐнной суммы знаний, но и освоение методики их приобретения. В этом смысле работа над курсовым проектом является одним из важнейших этапов освоения учебной программы.
Многообразие природных геологических условий, в которых сооружаются тоннели, исключает стандартный подход к выбору типов конструкций обделок и методов производства работ. В каждом конкретном случае возможны различные проектные решения и от нас требуется правильно сопоставлять и анализировать различные, порой противоречивые факты, уметь увидеть в изучаемом вопросе главное, отвечающее основному направлению нашей технической политики в области тоннелестроения.
Проект выполнялся в соответствии с требованиями СНиП 32-04-97(6).
Состав проекта:
Заданием предусматривается проектирование трассы горного тоннеля в профиле, конструкций обделки, порталов и дополнительных обустройств с соответствующими технико-экономическими обоснованиями принятых решений.
Проектные материалы предоставлены в следующем объѐме: чертежи на листе формата А1, пояснительная записка.
На листе вычерчены:
- продольный разрез (профиль) горного массива с указание чѐрных и красных отметок, уклонов и плана тоннеля, пикетажа, геологических условий, типов обделок тоннеля, мест расположения порталов, ниш и камер;
- конструкции обделок тоннеля с вентиляционными и водоотводными устройствами, соответствующие заданным инженерно-геологическим условиям (типы обделок), и вариант одного из типов обделок;
-конструкция одного из порталов.
Трасса тоннеля
1.1. Продольный профиль и план тоннеля
Работа над проектом начинается с вычерчивания на миллиметровке в масштабе 2:1 профиля горного массива, прилагаемого к заданию, с указанием отметок уровня проезжей части начальных точек трассы. На следующем этапе вычерчивается продольный профиль трассы таким образом, чтобы обеспечить минимальную длину тоннеля. Для этого от заданных отметок начальных точек трассы поднимаемся наименьшим допустимым уклоном i=3%, чтобы уменьшить протяжѐнность тоннеля, сократив расстояние между порталами, и, варьируя возможно меньшими уклонами в тоннеле, обеспечить кратчайшую связь порталов.
Определение длины тоннеля
Вентиляция тоннеля
Вентиляцию транспортных тоннелей следует предусматривать естественной или с механическим побуждением в зависимости от длины тоннеля.
Целью проектирования вентиляции тоннелей является разработка мероприятий, обеспечивающих подачу в тоннель чистого воздуха в таком количестве, при котором вредные газовые примеси разбавляют до безопасных предельно допустимых концентраций (ПДК).
В первую очередь расчѐтом определяется количество воздуха, подаваемого для проветривания.
В автодорожных тоннелях часть вредных газов уходит через порталы, поэтому при поперечной системе вентиляции площадь сечения вытяжного канала сокращают на 20-25% по сравнению с площадью сечения приточного канала.
При выборе систем и схем вентиляции необходимо иметь в виду, что скорость движения воздуха пол тоннелю не должна превышать 6 м/с, а по вентиляционным каналам – 20 м/с, оптимальная величина площади сечения приточного вентиляционного канала при полупоперечной вентиляции автодорожных тоннелей составляет 12-14 м2 , а при поперечной вентиляции в пределах этих величин должна находиться суммарная площадь приточного и вытяжного каналов. Если пол расчѐту требуется большая площадь каналов, то целесообразно рассмотреть вопрос о вентиляции тоннеля по отдельным участкам.
Автотранспортные тоннели длинной до 150 м проветриваются за счѐт естественной тяги воздуха, которая создаѐтся потоком движущихся автомобилей, а также под действием ветрового, теплового и барометрического давлений.
Искусственное проветривание тоннелей производится за счѐт воздухообмена путѐм подачи свежего воздуха (приточная схема), удаление загрязнѐнного (вытяжная схема) или одновременной подачи свежего и вытяжкой отработанного воздуха (приточно-вытяжная схема).
Для подачи и вытяжки воздуха применяют продольную, поперечную или комбинированную системы вентиляции, отличающиеся друг от друга характером воздухообмена, направление движения воздуха, наличием или отсутствием специальных приточных и вытяжных каналов.
В соответствии с длиной тоннеля, равной 1150,188 м применяем поперечную систему вентиляции. Сущность еѐ заключается в том, что размещенные на стенах или потолке через определѐнные интервалы реверсивные осевые вентиляторы создают высокоскоростной поток воздуха, который возбуждает вторичный воздушный поток в тоннеле, вовлекая в движение основную массу воздуха. При этом часть воздуха снова попадает к вентиляторам и выбрасывается ими с большей кинетической энергией в общий поток.
В тоннелях сводчатого очертания приточный и вытяжной каналы размещают чаще всего над проезжей частью, при чѐм возможна как односторонняя, так и двусторонняя подача воздуха.
Определение расхода воздуха, подаваемого в тоннель
По предельно допустимой концентрации СО.
Часовой расход топлива, кг/ч, одним «осреднѐнным» автомобилем с карбюраторным двигателем:
.
где - расход топлива одним «осреднѐнным» автомобилем (соответственно легковым, грузовым, автобусом);
- доля групп автомобилей в общем потоке.
Часовой расход топлива, кг/ч, одним «осреднѐнным» автомобилем с дизельным двигателем:
Расчѐт искусственной вентиляции тоннелей предусматривает определение необходимого расхода и давления подаваемого воздуха. Расход воздуха определяют из условия снижения до допустимой нормы концентрации вредных газов. В связи с тем, что в настоящее время основным токсичным компонентом в отработавших газах автомобильных двигателей является окись углерода (СО), нормами проектирования автодорожных тоннелей разрешается производить расчѐт только по снижению до допустимой нормы концентрации окиси углерода.
Расход воздуха, м3/с, требуемый по условию снижения концентрации СО по предельно допустимой, определяют по формуле:
где L- длина тоннеля или его участка с одним уклоном, км;
Iа – максимальная часовая интенсивность движения автомобилей по одной полосе тоннеля, авт/ч, Iа =1000 авт/ч;
Vа – средняя скорость движения колонны автомобилей по тоннелю, км/ч, Vа=50 км/ч;
Δ – предельно допустимая концентрация токсичного компонента (СО) в воздухе тоннеля, мг/м3, Δ=60 мг/м3:
Δ` - концентрация токсичного компонента (СО) в приточном воздухе, обычно принимают Δ` =1 мг/м3;
mk , mд – доли автомобилей с карбюраторными и дизельными двигателями в общем потоке, mk=0,73, mд=0,27;
сnk , ссk , сnд , ссд - коэффициенты, учитывающие влияние уклона проезжеѐ части тоннеля для различных скоростей движения на подъѐме и спуске соответственно для автомобилей с карбюраторными и дизельными двигателями, сnk = 1,25, ссk = 1,20, сnд = 1,82, ссд = 1,25;
qk , qд –количество токсичного компонента (СО), выделяемого одним «осреднѐнным»автомобилем с карбюраторным или дизельным двигателем, мг/с.
Количество СО, выделяемое одним «осредненным» автомобилем, определяется по формуле:
где η – коэффициент избыточного расхода воздуха в горючей смеси, для карбюраторных двигателей – 1, для дизельных двигателей – 2;
GT – расход топлива одним «осреднѐнным» автомобилем, кг/ч;
Р – процентное содержание СО в выхлопных газах по массе, %;при равномерном движении принимают для карбюраторных двигателей Рк – 2,5%, для дизельных
Рд =0,1%;
св – коэффициент, учитывающий влияние высоты расположения тоннеля над уровнем моря, для карбюраторных – 1,43, для дизельных – 1,23.
Общий расход воздуха в тоннеле: