【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有著質(zhì)和量的提升,在有限的城市空間內(nèi)如何有效的提高交通效率,城市隧道占據(jù)著重要地位。因此越來越多的城市隧道如雨后春筍應(yīng)運(yùn)而生。但是公路隧道因為結(jié)構(gòu)比較封閉,車輛經(jīng)過之后會排放出大量的有害氣體,隨著時間的增加隧道內(nèi)的汽車尾氣就會越來越多。當(dāng)人們通過隧道時若長期處于這種環(huán)境下會對健康造成巨大的危害。因此隧道內(nèi)氣體的凈化成了人們關(guān)注的焦點。本文以重慶是一條300m的公路隧道作為研究對象,采用計算流體力學(xué)軟件和隧道內(nèi)氣體擴(kuò)散模式來構(gòu)建隧道內(nèi)氣體的擴(kuò)散模型。并且運(yùn)用有限容積法求解隧道內(nèi)NO、NOx的濃度分布規(guī)律。同時以二氧化鈦為凈化有害氣體原材料,因為單純的二氧化鈦凈化效果有限,因此在實驗室制備二氧化鈦樣品,同時通過氮摻雜來改變二氧化鈦性能以此提高二氧化鈦活性。在研究隧道內(nèi)有害氣體分布時主要考慮到兩點影響因素;隧道內(nèi)的風(fēng)速大小、隧道內(nèi)的交通量狀況。以此討論在兩種不同狀況下隧道內(nèi)NO、NOx的分布規(guī)律。在討論二氧化鈦的凈化效率時主要考慮到:二氧化鈦量、煅燒溫度、是否氮摻雜。并且對三種情況進(jìn)行實驗分析對比。1)隧道內(nèi)的風(fēng)速大小對有害氣體分布有著重要影響;當(dāng)風(fēng)速為零時隧道內(nèi)的氣體以自由擴(kuò)散為主,在隧道內(nèi)呈均勻與分布狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速為1m/s時隧道內(nèi)氣體從入口到出口總體呈遞增趨勢,但是100米以后氣體分布狀況大致相同,入口處有一位置有害氣體量為零。當(dāng)風(fēng)速為2m/s時分布狀況與1m/s大致相同但是150m以后濃度大致才相同,而且入口處氣體為零的部分比1m/s處要長一點。2)隧道內(nèi)交通量對有害氣體分布的影響;在討論交通量的影響時將風(fēng)速定為1.5m/s。當(dāng)交通量為自由行駛狀態(tài)時,此時隧道內(nèi)的氣體分布狀況在車輛行駛方向以遞增的趨勢增加,當(dāng)達(dá)到100m以后濃度大致相同,豎向因為受到重力的作用濃度也呈遞增趨勢,橫向大致相同。當(dāng)交通量為飽和狀態(tài)時;與前者大致相同,但是因為濃度的增加豎向因為重力作用影響已經(jīng)不在明顯。當(dāng)交通量為擁堵狀態(tài)時;其余部分大致相同豎向已經(jīng)不受重力影響,各部位濃度大致相同,但是汽車的排氣部分濃度很高。3)在一定范圍內(nèi)負(fù)載量的不同二氧化鈦的凈化效率不一樣,負(fù)載次數(shù)越多則負(fù)載量越大,但是3次以后增加趨勢已經(jīng)不是很明顯,在凈化效果上負(fù)載量越多凈化效率越高,表明在一定范圍內(nèi)二氧化鈦含量越多光催化效率越好,但是本次實驗負(fù)載量很少,不到一克。同時因為負(fù)載量引起的凈化效率不同與是否氮摻雜和多少溫度煅燒無影響。4)煅燒溫度的影響;因為二氧化鈦的分子結(jié)構(gòu)類型有三種,不同溫度下煅燒的樣品分子結(jié)不一樣,根據(jù)實驗表明500℃下煅燒樣品主要以銳鈦礦為主,400℃有一部分的金紅石,600℃下有一部分板鈦礦,實驗表明在凈化是銳鈦礦效果最好金紅石次之板鈦礦最差,因此煅燒溫度中500℃最好400℃次之600℃最差。5)氮摻雜的影響;二氧化鈦本身的活性具有一定的缺陷因此凈化效果不是很理想,但是摻雜其它元素以后可以改善其凈化效果,本文采用以摻雜氮元素方式,實驗表明摻雜氮元素之后凈化效果有著很大的提升,在同樣的條件下,氮摻雜和未摻雜的樣品凈化效果有5%以上的差距,同時摻雜后的樣品對原樣品其它方面沒有多大的改變。因此通過模擬得出隧道內(nèi)有害氣體分布,同時將改性之后的二氧化鈦樣品放置于氣體分布比較集中的地方以此改善隧道內(nèi)其它環(huán)境。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U458

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2738219