射流風(fēng)機(jī)安裝設(shè)計

1、隧道射流通風(fēng)機(jī)布置設(shè)計計算【摘要】 為滿足公路隧道通風(fēng)降噪的需要，提出了射流風(fēng)機(jī)推力影響因素 及其選用要求。在計算隧道中總推力的前提下確定出射流風(fēng)機(jī)的推力。并確定所用風(fēng)機(jī)的數(shù)量。關(guān)鍵詞：噴流式通風(fēng)機(jī) 隧道選用計算一、引言在公路隧道縱向通風(fēng)系統(tǒng)中，射流風(fēng)機(jī)通常是并聯(lián)為一組，并沿隧道方向問 隔布置，為了滿足隧道內(nèi)噪聲環(huán)境的要求， 射流風(fēng)機(jī)通常配有整體消聲器。 在夜 問，為了防止隧道洞口產(chǎn)生較大的噪聲， 通常是只運行隧道中間部分的風(fēng)機(jī)， 或 者加長靠近隧道洞口處的風(fēng)機(jī)消聲器長度，或者采用雙速射流風(fēng)機(jī)。二、射流風(fēng)機(jī)推力影響因素及選用1. 每組風(fēng)機(jī)之間的縱向距離如果隧道中每組風(fēng)機(jī)之間具有足夠的距離，則噴

2、射氣流會有充分的逐漸減 速，如果噴射氣流減速不完全，將會影響到下一級風(fēng)機(jī)的工作性能。一般情況下， 每組風(fēng)機(jī)之間的縱向間距取為隧道截面水力當(dāng)量直徑的10倍或10倍以上，也可以取風(fēng)機(jī)空氣動壓（Pa）的十分之一作風(fēng)機(jī)縱向問距（m）,同一組風(fēng)機(jī)之間的中心 距至少取為風(fēng)機(jī)直徑的2倍。隧道中的射流風(fēng)機(jī)布置并不一定具有同一間距，只要風(fēng)機(jī)之間具有足夠的縱向間距，則風(fēng)機(jī)可以盡可能地布置在靠近隧道洞口的位 置；如果風(fēng)機(jī)軸向安裝位置允許存在一定傾斜， 則風(fēng)機(jī)之間的縱向距離可以減少， 從而可以提高安裝系數(shù)。2. 隧道中空氣流速、風(fēng)機(jī)與壁面及拱頂?shù)慕咏蕊L(fēng)機(jī)推力是在空氣靜止條件下，根據(jù)風(fēng)機(jī)的空氣動量的變化而測定的。 如

3、果 風(fēng)機(jī)進(jìn)口的空氣處于運動狀態(tài)，則風(fēng)機(jī)中空氣動量的變化值必然減小。 如果射流 風(fēng)機(jī)的安裝位置靠近隧道壁面或拱頂，則空氣射流與壁面或與拱頂之間必然產(chǎn)生 附加摩擦損失。3. 風(fēng)機(jī)尺寸射流風(fēng)機(jī)耗電量與推力之比與風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速有關(guān)， 對于給定的推力要求，出 口風(fēng)速越高，耗電量越大。因此，為了降低運行成本，應(yīng)盡可能選用大直徑、低轉(zhuǎn)速或葉片角度小的風(fēng)機(jī)。對于給定的風(fēng)機(jī)尺寸，如果降低其推力，必然導(dǎo)致風(fēng) 機(jī)數(shù)量的增加，從而增加風(fēng)機(jī)本身的投資，但此時風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速也隨之降低， 使 得消聲器得以取消或減小其長度。4. 可逆運轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)可逆運轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)與單向風(fēng)機(jī)相比，效率略低，且噪聲稍高，但此類風(fēng)機(jī)可以使 隧道的運營具有較大的

4、選擇性。如在特別需要的情況下，單向隧道可以用作雙向 運營，在著火時，風(fēng)機(jī)可以反轉(zhuǎn)排煙。三、隧道中總推力計算對于采用縱向通風(fēng)方式的公路隧道， 在確定了其需要的空氣量后，使可以計 算用于克服隧道中全部空氣阻力所需要的射流風(fēng)機(jī)的推力， 隧道中的空氣阻力主 要由以下各項阻力組成。1. 隧道進(jìn)口、出口空氣阻力隧道進(jìn)口、出口空氣阻力pen,ex通常取為隧道中空氣動壓的1.5倍，如果 隧道進(jìn)口置有流線型喇叭段結(jié)構(gòu)，出口置有擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，則此項阻力會小些。pdt=1/2 p V2T式中 pdt隧道空氣動壓，Pap空氣密度,kg/m3 VT-一隧道中空 氣平均流速=qT/VT, m/s qT 隧道中空氣流速，m/s

5、 AT隧道截面積，m22. 車輛拖阻或阻力在單向隧道中，如果車輛速度低于隧道中風(fēng)速，車輛會產(chǎn)生拖阻，如果車輛 速度大于隧道中風(fēng)速，則車輛會對空氣流動產(chǎn)生助推力； 在雙向隧道中，與風(fēng)速 反向的車輛行駛速度會對空氣流動產(chǎn)生阻力，車輛拖阻或助推力計算如下：pdrag=CdAV/ATX 0.5 p (NC1+NT1)(VV1+VT)2-(NC2+NT2) | VV2-VT | (VV2-VT)式中 pdrag車輛拖阻或阻力，Pa C -一車輛拖阻系數(shù)(1.0) AV 車輛迎風(fēng)面積(小汽車：2m2卡車6m2) NC1與風(fēng)向相反行駛小汽車車 輛數(shù)NT1與風(fēng)向相反行駛卡車車輛數(shù) NC2與風(fēng)向同向行駛小汽車車

6、輛 數(shù)NT2與風(fēng)向同向行駛卡車車輛數(shù) VV1與風(fēng)向相反行駛車輛速度， m/s VV-一與風(fēng)向同向行駛車輛速度，m/s對于單向隧道NC1=0 NT1=03. 環(huán)境條件由于隧道的地理位置不同，隧道進(jìn)出口的環(huán)境條件存在較大差異，如自然風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度、海拔、大氣壓等條件會差別較大，從而會導(dǎo)致煙囪效應(yīng)（stackeffects）,應(yīng)從隧道的空氣阻力中增加或減掉此效應(yīng)。由于隧道兩端大氣壓差而引起的阻力pstack應(yīng)由測量值確定，并增加到系統(tǒng)阻力中。4. 隧道中表面摩擦損失隧道中的懸掛物表面，如照明燈具、道路方向指示牌等會對隧道中的空氣流 動產(chǎn)生阻力。其計算如下：pL=0.5 p V2TL/Dh式中

7、VT-一隧道中空氣平均流速，m/sL隧道長度，mD -一隧道橫截面當(dāng)量直徑=4AT/PT, mAT-一隧道橫截 面積，m2 P -一隧道橫截面周長，m f摩擦系數(shù)通常情況下，f取值為0.020.04 ,主要取決于隧道表粗糙度及隧道中懸:掛 物的尺寸及數(shù)量。如果上述因素不易確定，則取f=0.025。5. 隧道中總推力TT隧道中的總推力是用于克服隧道中的空氣阻力，故TT=pTATpT即為14中各項阻力損失之和pT=pen,ex+pdrag 土 p stack+pL四、射流風(fēng)機(jī)推力射流風(fēng)機(jī)的基本推力等于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口空氣動量的變化。 風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口空氣 動量等于空氣質(zhì)量流量與進(jìn)口或出口的平均流速之乘積。

8、 根據(jù)隧道中射流風(fēng)機(jī)的 布置原則，通常認(rèn)為射流風(fēng)機(jī)進(jìn)口處空氣流速為 0,故射流風(fēng)機(jī)的理論推力為：Tm=）qVFVFp qvf2/AF式中 qV -一風(fēng)機(jī)中空氣體積流量,m3/s VF風(fēng)機(jī)出口空氣平均流速, m/s Af風(fēng)機(jī)有效通流面積，m2上式僅適用于流速均勻分布的情況， 而風(fēng)機(jī)中的流速分布通常差別很大，主 要取決于風(fēng)機(jī)的設(shè)計，特別是葉輪上的輪轂直徑與葉片長度的比、 葉片設(shè)計基礎(chǔ) （自由流動，強(qiáng)制流動或旋渦流）、整流體的效率以及流動障礙物的布置等。射流風(fēng)機(jī)的推力測試是按ISO1335O1進(jìn)行的，WOODS流風(fēng)機(jī)的測試推力2一般為理論推力的0.851.05倍，而其它射流風(fēng)機(jī)的測試推力僅為理論 推

9、力的0.65倍或更低。隧道中的總推力等于隧道中所有射流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的推力之和。不管射流風(fēng)機(jī)的 布置是并聯(lián)、申聯(lián)還是其它布置形式。五、隧道中射流風(fēng)機(jī)數(shù)量的確定NF=TT/Ti,小數(shù)點圓整為1式中 N射流風(fēng)機(jī)數(shù)量TT-一隧道中推力，N Ti 射流風(fēng)機(jī)安裝推力，N射流風(fēng)機(jī)的安裝推力通常會小于射流風(fēng)機(jī)的測試推力(按ISO13350)或理論推力，這主要是由于風(fēng)機(jī)安裝之后會受到其周圍客觀環(huán)境的影響。射流風(fēng)機(jī)的安裝推力Ti=TmK1K2K3 (N)K1是隧道空氣流速與射流風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速之間的影響系數(shù)。在相同出口風(fēng)速條件下，隧道中空氣流速越小，則 K1越大；在隧道中空氣流速相同的條件下， 出口風(fēng)速越大，K1值越大，

10、這主要是由于風(fēng)機(jī)進(jìn)口處空氣動量的K1值不同而造成的。K1值選擇參見圖1。upload=pngUploadFile/2005-9/20059116102939.png/uploadK2是風(fēng)機(jī)安裝偏心校正系數(shù)。風(fēng)機(jī)安裝偏心是指風(fēng)機(jī)安裝位置靠近隧道的壁面或拱頂，從而使部分氣流撞擊壁面，不能進(jìn)入隧道主氣流。K2值選擇參見圖2。K3是風(fēng)機(jī)安裝時軸線傾斜的較正系數(shù)，如圖 3所示。由圖3可以看出，當(dāng)風(fēng)機(jī)安裝偏心度為 0.16時，即使其軸向傾斜角較大,其校正系數(shù)K3也大于1,超過10%因此，選擇K3時，應(yīng)與K2一起考慮。對于WOODS機(jī)，其K2K3值一般如下取值：傾角051015K2K30.820.880.930.90六、結(jié)束語在設(shè)計隧道通風(fēng)系統(tǒng)時，射流風(fēng)機(jī)經(jīng)常被選用的原因之一是其具有低的初投 資和低的運行費用。同時，射流風(fēng)機(jī)還可以與通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合使用， 用于排風(fēng)和排 煙。隧道內(nèi)的空氣流動主要是由于存在氣