射流风机安装设计

1、隧道射流通风机布置设计计算【摘要】 为满足公路隧道通风降噪的需要，提出了射流风机推力影响因素 及其选用要求。在计算隧道中总推力的前提下确定出射流风机的推力。并确定所用风机的数量。关键词：喷流式通风机 隧道选用计算一、引言在公路隧道纵向通风系统中，射流风机通常是并联为一组，并沿隧道方向问 隔布置，为了满足隧道内噪声环境的要求， 射流风机通常配有整体消声器。 在夜 问，为了防止隧道洞口产生较大的噪声， 通常是只运行隧道中间部分的风机， 或 者加长靠近隧道洞口处的风机消声器长度，或者采用双速射流风机。二、射流风机推力影响因素及选用1. 每组风机之间的纵向距离如果隧道中每组风机之间具有足够的距离，则喷

2、射气流会有充分的逐渐减 速，如果喷射气流减速不完全，将会影响到下一级风机的工作性能。一般情况下， 每组风机之间的纵向间距取为隧道截面水力当量直径的10倍或10倍以上，也可以取风机空气动压（Pa）的十分之一作风机纵向问距（m）,同一组风机之间的中心 距至少取为风机直径的2倍。隧道中的射流风机布置并不一定具有同一间距，只要风机之间具有足够的纵向间距，则风机可以尽可能地布置在靠近隧道洞口的位 置；如果风机轴向安装位置允许存在一定倾斜， 则风机之间的纵向距离可以减少， 从而可以提高安装系数。2. 隧道中空气流速、风机与壁面及拱顶的接近度风机推力是在空气静止条件下，根据风机的空气动量的变化而测定的。 如

3、果 风机进口的空气处于运动状态，则风机中空气动量的变化值必然减小。 如果射流 风机的安装位置靠近隧道壁面或拱顶，则空气射流与壁面或与拱顶之间必然产生 附加摩擦损失。3. 风机尺寸射流风机耗电量与推力之比与风机出口风速有关， 对于给定的推力要求，出 口风速越高，耗电量越大。因此，为了降低运行成本，应尽可能选用大直径、低转速或叶片角度小的风机。对于给定的风机尺寸，如果降低其推力，必然导致风 机数量的增加，从而增加风机本身的投资，但此时风机出口风速也随之降低， 使 得消声器得以取消或减小其长度。4. 可逆运转风机可逆运转风机与单向风机相比，效率略低，且噪声稍高，但此类风机可以使 隧道的运营具有较大的

4、选择性。如在特别需要的情况下，单向隧道可以用作双向 运营，在着火时，风机可以反转排烟。三、隧道中总推力计算对于采用纵向通风方式的公路隧道， 在确定了其需要的空气量后，使可以计 算用于克服隧道中全部空气阻力所需要的射流风机的推力， 隧道中的空气阻力主 要由以下各项阻力组成。1. 隧道进口、出口空气阻力隧道进口、出口空气阻力pen,ex通常取为隧道中空气动压的1.5倍，如果 隧道进口置有流线型喇叭段结构，出口置有扩散结构，则此项阻力会小些。pdt=1/2 p V2T式中 pdt隧道空气动压，Pap空气密度,kg/m3 VT-一隧道中空 气平均流速=qT/VT, m/s qT 隧道中空气流速，m/s

5、 AT隧道截面积，m22. 车辆拖阻或阻力在单向隧道中，如果车辆速度低于隧道中风速，车辆会产生拖阻，如果车辆 速度大于隧道中风速，则车辆会对空气流动产生助推力； 在双向隧道中，与风速 反向的车辆行驶速度会对空气流动产生阻力，车辆拖阻或助推力计算如下：pdrag=CdAV/ATX 0.5 p (NC1+NT1)(VV1+VT)2-(NC2+NT2) | VV2-VT | (VV2-VT)式中 pdrag车辆拖阻或阻力，Pa C -一车辆拖阻系数(1.0) AV 车辆迎风面积(小汽车：2m2卡车6m2) NC1与风向相反行驶小汽车车 辆数NT1与风向相反行驶卡车车辆数 NC2与风向同向行驶小汽车车

6、辆 数NT2与风向同向行驶卡车车辆数 VV1与风向相反行驶车辆速度， m/s VV-一与风向同向行驶车辆速度，m/s对于单向隧道NC1=0 NT1=03. 环境条件由于隧道的地理位置不同，隧道进出口的环境条件存在较大差异，如自然风速、风向、空气温度、海拔、大气压等条件会差别较大，从而会导致烟囱效应（stackeffects）,应从隧道的空气阻力中增加或减掉此效应。由于隧道两端大气压差而引起的阻力pstack应由测量值确定，并增加到系统阻力中。4. 隧道中表面摩擦损失隧道中的悬挂物表面，如照明灯具、道路方向指示牌等会对隧道中的空气流 动产生阻力。其计算如下：pL=0.5 p V2TL/Dh式中

7、VT-一隧道中空气平均流速，m/sL隧道长度，mD -一隧道横截面当量直径=4AT/PT, mAT-一隧道横截 面积，m2 P -一隧道横截面周长，m f摩擦系数通常情况下，f取值为0.020.04 ,主要取决于隧道表粗糙度及隧道中悬:挂 物的尺寸及数量。如果上述因素不易确定，则取f=0.025。5. 隧道中总推力TT隧道中的总推力是用于克服隧道中的空气阻力，故TT=pTATpT即为14中各项阻力损失之和pT=pen,ex+pdrag 土 p stack+pL四、射流风机推力射流风机的基本推力等于风机进出口空气动量的变化。 风机进口或出口空气 动量等于空气质量流量与进口或出口的平均流速之乘积。

8、 根据隧道中射流风机的 布置原则，通常认为射流风机进口处空气流速为 0,故射流风机的理论推力为：Tm=）qVFVFp qvf2/AF式中 qV -一风机中空气体积流量,m3/s VF风机出口空气平均流速, m/s Af风机有效通流面积，m2上式仅适用于流速均匀分布的情况， 而风机中的流速分布通常差别很大，主 要取决于风机的设计，特别是叶轮上的轮毂直径与叶片长度的比、 叶片设计基础 （自由流动，强制流动或旋涡流）、整流体的效率以及流动障碍物的布置等。射流风机的推力测试是按ISO1335O1进行的，WOODS流风机的测试推力2一般为理论推力的0.851.05倍，而其它射流风机的测试推力仅为理论 推

9、力的0.65倍或更低。隧道中的总推力等于隧道中所有射流风机产生的推力之和。不管射流风机的 布置是并联、申联还是其它布置形式。五、隧道中射流风机数量的确定NF=TT/Ti,小数点圆整为1式中 N射流风机数量TT-一隧道中推力，N Ti 射流风机安装推力，N射流风机的安装推力通常会小于射流风机的测试推力(按ISO13350)或理论推力，这主要是由于风机安装之后会受到其周围客观环境的影响。射流风机的安装推力Ti=TmK1K2K3 (N)K1是隧道空气流速与射流风机出口风速之间的影响系数。在相同出口风速条件下，隧道中空气流速越小，则 K1越大；在隧道中空气流速相同的条件下， 出口风速越大，K1值越大，

10、这主要是由于风机进口处空气动量的K1值不同而造成的。K1值选择参见图1。upload=pngUploadFile/2005-9/20059116102939.png/uploadK2是风机安装偏心校正系数。风机安装偏心是指风机安装位置靠近隧道的壁面或拱顶，从而使部分气流撞击壁面，不能进入隧道主气流。K2值选择参见图2。K3是风机安装时轴线倾斜的较正系数，如图 3所示。由图3可以看出，当风机安装偏心度为 0.16时，即使其轴向倾斜角较大,其校正系数K3也大于1,超过10%因此，选择K3时，应与K2一起考虑。对于WOODS机，其K2K3值一般如下取值：倾角051015K2K30.820.880.930.90六、结束语在设计隧道通风系统时，射流风机经常被选用的原因之一是其具有低的初投 资和低的运行费用。同时，射流风机还可以与通风系统联合使用， 用于排风和排 烟。隧道内的空气流动主要是由于存在气