【摘要】：現(xiàn)有的公路隧道火災(zāi)通風(fēng)計(jì)算方法,是按正常運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)配置,考慮火災(zāi)發(fā)生后一定數(shù)量風(fēng)機(jī)的損壞,計(jì)算火災(zāi)情況下能夠提供的隧道內(nèi)風(fēng)速,用該風(fēng)速和阻止煙流逆流的臨界風(fēng)速比較來(lái)驗(yàn)算火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)的安全性。但在公路隧道的火災(zāi)過(guò)程中,火災(zāi)煙流阻力確實(shí)存在,且對(duì)隧道火災(zāi)時(shí)的煙氣流動(dòng)影響較大。本文將煙流阻力引進(jìn)傳統(tǒng)的公路隧道通風(fēng)計(jì)算中,給出了公路隧道火災(zāi)通風(fēng)時(shí)的改進(jìn)計(jì)算公式。通過(guò)算例,證明了改進(jìn)的計(jì)算方法更符合隧道火災(zāi)時(shí)實(shí)際概況,為隧道火災(zāi)時(shí)的通風(fēng)控制提供了科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

縮;②隧道火源為點(diǎn)火源;③由于火災(zāi)前后，流入隧道內(nèi)氣體的體積流量不變，使用火災(zāi)煙流摩擦阻力公式計(jì)算的煙流摩擦阻力小于同樣風(fēng)速下火災(zāi)前風(fēng)流的摩擦阻力。故為安全起見(jiàn)，火災(zāi)時(shí)期的煙流摩擦阻力仍然采用火災(zāi)前隧道內(nèi)摩擦阻力計(jì)算公式計(jì)算。4．1全射流縱向通風(fēng)計(jì)算公式的改進(jìn)全射流通風(fēng)方式是縱向式通風(fēng)的一種，它是利用射流風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的高速氣流推動(dòng)前方空氣流動(dòng)，同時(shí)在風(fēng)機(jī)后方形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，帶動(dòng)后方空氣流入，從而在隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的前后一定范圍內(nèi)使空氣沿隧道軸向定向流動(dòng)，將污染物排出洞外。其通風(fēng)模式如圖1所示。圖1全射流火災(zāi)通風(fēng)模式圖Fig．1Schematicdrawingofwholejetventilationduringfire根據(jù)能量方程，隧道內(nèi)壓力平衡此時(shí)應(yīng)滿足:ΔPr+ΔPm+ΔP節(jié)=ΔP火+ΔPt+nΔPj(7)式中:ΔPm為自然風(fēng)阻力(Pa);ΔPt為交通通風(fēng)力(Pa)，僅考慮從進(jìn)口到火區(qū)段的車(chē)輛，并取行車(chē)速度為零，其值為負(fù);ΔPr為通風(fēng)阻抗力(Pa);ΔPj為射流風(fēng)機(jī)升壓力(Pa);ΔP火為火風(fēng)壓(Pa)，在上行隧道中取正值，下行隧道中取負(fù)值;ΔP節(jié)為煙流節(jié)流阻力(Pa);Vr為臨界風(fēng)速(m/s);n為射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)(臺(tái))。而式中火風(fēng)壓:ΔP火=ρ1T1sinβAkBk×lnAk+(T1－Ak)·exp(－BkL)T1·exp(－BkL[])－ρa(bǔ)gLsinβ(8)2014年第4期夏永旭，等:公路隧道火災(zāi)通風(fēng)計(jì)算的改進(jìn)939

節(jié)流阻力ΔP節(jié)=12ρv21T1T0－[()1+ghm·cosβ1－T0T()]1(9)式中:ρ為火災(zāi)前空氣平均密度(kg/m3)。式(7)中的自然風(fēng)阻力、沿程阻力和交通風(fēng)壓力與文獻(xiàn)［2］完全一樣。很顯然，與文獻(xiàn)［2］相比，本文的計(jì)算式(7)中增加了火風(fēng)壓ΔP火和節(jié)流阻力ΔP節(jié)。相應(yīng)的射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算公式變?yōu)?n=ΔPr+ΔPm+ΔP節(jié)－ΔP火－ΔPtΔPj(10)3．2豎井送排式通風(fēng)豎井送排式通風(fēng)壓力模式如圖2所示。根據(jù)能量方程，隧道內(nèi)壓力平衡此時(shí)應(yīng)滿足ΣΔPb+ΣΔPe+ΔPm+ΔPt－ΔPr+ΔP火－ΔP節(jié)+ΣnjΔPj=0(11)式中:ΣΔPb為排風(fēng)豎井底的阻力和;ΣΔPe為送風(fēng)豎井底的阻力和;其余如前所述。圖2豎井送排式通風(fēng)模式圖Fig．2Schematicdrawingofshaftventilation4計(jì)算算例4．1全射流通風(fēng)火災(zāi)計(jì)算某一隧道全長(zhǎng)3103m，隧道縱坡－1．27%，隧道斷面積51．7m2，斷面當(dāng)量直徑7．32m，設(shè)計(jì)交通量1001輛/h，行車(chē)速度40km/h。假設(shè)隧道中有一輛大型貨車(chē)著火，其熱量釋放率為50MW，假定火災(zāi)點(diǎn)位置距離隧道進(jìn)口長(zhǎng)度與隧道全長(zhǎng)的比值為α。則按照前述公式(9)計(jì)算得到節(jié)流阻力ΔP節(jié)=46．346Pa;而火風(fēng)壓ΔP火及根據(jù)公式(7)可以計(jì)算出不同火災(zāi)位置時(shí)的射流風(fēng)機(jī)數(shù)如表1。取最大數(shù)28臺(tái)，比傳統(tǒng)的算法［4］44臺(tái)少16臺(tái)。圖3、圖4分別給出節(jié)流阻力和火風(fēng)壓與火災(zāi)溫度之間的關(guān)系。表1不同α?xí)r的火風(fēng)壓ΔP火(Pa)和射流風(fēng)機(jī)數(shù)nTable1ThenumberofjetfansandfirepressureΔP火(Pa)atdifferentαα0．10．20．30．4ΔP火22．023322．023322．023322．0233n25252626c0．60．70．80．922．023322．023

風(fēng)模式圖Fig．2Schematicdrawingofshaftventilation4計(jì)算算例4．1全射流通風(fēng)火災(zāi)計(jì)算某一隧道全長(zhǎng)3103m，隧道縱坡－1．27%，隧道斷面積51．7m2，斷面當(dāng)量直徑7．32m，設(shè)計(jì)交通量1001輛/h，行車(chē)速度40km/h。假設(shè)隧道中有一輛大型貨車(chē)著火，其熱量釋放率為50MW，假定火災(zāi)點(diǎn)位置距離隧道進(jìn)口長(zhǎng)度與隧道全長(zhǎng)的比值為α。則按照前述公式(9)計(jì)算得到節(jié)流阻力ΔP節(jié)=46．346Pa;而火風(fēng)壓ΔP火及根據(jù)公式(7)可以計(jì)算出不同火災(zāi)位置時(shí)的射流風(fēng)機(jī)數(shù)如表1。取最大數(shù)28臺(tái)，比傳統(tǒng)的算法［4］44臺(tái)少16臺(tái)。圖3、圖4分別給出節(jié)流阻力和火風(fēng)壓與火災(zāi)溫度之間的關(guān)系。表1不同α?xí)r的火風(fēng)壓ΔP火(Pa)和射流風(fēng)機(jī)數(shù)nTable1ThenumberofjetfansandfirepressureΔP火(Pa)atdifferentαα0．10．20．30．4ΔP火22．023322．023322．023322．0233n25252626c0．60．70．80．922．023322．023122．018821．922519．9252727282828圖3節(jié)流阻力與最高溫度的關(guān)系Fig．3Therelationshipbetweenthrottleresistanceandhighesttemperature4．2豎井送排式分段縱向通風(fēng)火災(zāi)計(jì)算某特長(zhǎng)隧道全長(zhǎng)5235m，采用單豎井分段縱向通風(fēng)(Ⅰ段L1=3340m，Ⅱ段L2=1895m)。隧道斷面積66．425m2，斷面當(dāng)量直徑7．98m2，設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h;豎井長(zhǎng)240m，送風(fēng)面積7．09m2，排風(fēng)面積11．07m2。假設(shè)隧道內(nèi)有一輛大型貨車(chē)著火，其熱量釋放率為50MW。計(jì)算得出隧道Ⅱ段的節(jié)流阻力，射流風(fēng)機(jī)計(jì)算結(jié)果如表2，比傳統(tǒng)的計(jì)算少3臺(tái)，節(jié)流阻力、火風(fēng)壓與隧道溫度的關(guān)系940地下空間與工程學(xué)報(bào)第10卷

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本文編號(hào)：2770054