Приложение Ж. Расчет потерь давления при движении воздуха по тоннелю

Приложение Ж

Расчет потерь давления при движении воздуха по тоннелю

Ж.1 Общие потери давления при движении воздуха складываются из потерь давлений:

на входе воздуха в тоннель и выходе из него ;

на трение воздуха о стенки тоннеля ;

на преодоление местных сопротивлений расширения (сужения) воздушного потока ;

связанных с действием гравитационной барометрической и ветровой составляющей естественной тяги;

на преодоление аэродинамического сопротивления движущихся (или стоящих) транспортных средств .

. (Ж.1)

Ж.2 Потери давления на входном портале тоннеля , Па, вычисляют по формуле

, (Ж.2)

где G - расчетный расход воздуха в тоннеле, ;

- плотность воздуха при температуре воздуха у портала с поступающей вентиляционной струей, , вычисляемая по формуле

, (Ж.3)

где - атмосферное давление, мм рт. ст.;

- температура наружного воздуха, К.

Ж.3 Потери давления на портале тоннеля с исходящей вентиляционной струей , Па, вычисляют по формуле

, (Ж.4)

где - плотность воздуха при температуре воздуха на выходе из тоннеля.

Ж.4 Потери давления от трения воздуха о стены тоннеля , Па, вычисляют по формуле

, (Ж.5)

где - коэффициент трения;

- периметр тоннеля;

- плотность воздуха, рассчитанная по средней температуре воздуха в тоннеле.

Ж.5 Потери давления на преодоление сопротивлений при сужении (расширении) воздушного потока , Па, вычисляют по формуле

, (Ж.6)

где - сечение тоннеля в "узком" месте;

и - коэффициенты местных сопротивлений соответственно внезапного расширения и внезапного сужения потока для тоннеля, имеющего коэффициент сопротивления трения , вычисляемые по формулам:

; (Ж.7)

, (Ж.8)

где , - коэффициенты местных сопротивлений на расширение - сужение потока без учета вида поверхности тоннеля (без шероховатости), установленные на рисунке Ж.1.

Ж.6 Потери давления, связанные с действием ветровой составляющей естественной тяги (ветровой напор)

Ветровой напор (нагрузку) вычисляют по формуле

, (Ж.9)

где - коэффициент обтекания портала тоннеля ;

- плотность наружного воздуха;

V - скорость ветра;

- угол между направлением ветра и горизонтальной осью тоннеля.

Ж.7 Потери давления, связанные с действием гравитационной составляющей естественной тяги

Гравитационную (тепловую) составляющую естественной тяги , Па, вычисляют по формуле

, (Ж.10)

где g - ускорение свободного падения (g = 9,81 );

, - соответственно атмосферные давление у порталов с большей и меньшей высотными отметками, мм рт. ст.;

, - соответственно среднее значение температуры воздуха в тоннеле и температура атмосферного воздуха у портала с меньшей высотной отметкой, °С;

- разность высотных отметок порталов с большей А и меньшей В высотными отметками, м.

Ж.8 Потери давления, связанные с действием барометрической составляющей естественной тяги

Барометрическую составляющую естественной тяги , Па, называемую также "орографической добавкой" к гравитационному напору, обусловленную температурной неоднородностью воздушной среды у различно ориентированных горных склонов, определяют как разницу атмосферных давлений у порталов тоннеля, приведенных к одному уровню. При отсутствии точных данных о значениях атмосферных давлений вычисляют по формуле

, (Ж.11)

где - температура атмосферного воздуха у портала с большей высотной отметкой, °С;

- атмосферное давление на высоте наивысшей точки горы, через которую проходит тоннель, мм рт. ст.;

- высота горы, отсчитываемая от портала с большей высотной отметкой, м.

Ж.9 Потери давления на преодоление аэродинамического сопротивления движущихся (или стоящих) транспортных средств

Потери давления на преодоление аэродинамического сопротивления транспортных средств , находящихся в тоннеле, определяют относительными скоростями движения воздуха и транспортных средств, соотношением миделева сечения транспортных средств и сечения тоннеля и коэффициентами лобового сопротивления транспортных средств. Для вычисления при движении типов транспортных средств по полосам движения в противоположных направлениях применяют формулу

. (Ж.12)

Формула (Ж.12) предполагает, что транспортные средства , , , движутся в направлении перемещения воздушного потока, а транспортные средства , , , в противоположном направлении.

При движении транспортных средств в одном направлении в формуле (Ж.12) второй член в квадратных скобках принимают равным нулю.

При полной остановке транспорта (пробка) скорости движения транспортных средств принимают равными нулю.

В этом случае потери давления определяют появлением дополнительного аэродинамического сопротивления, связанного с нахождением в тоннеле транспортных средств и вычисляют по формуле:

. (Ж.13)

При возникновении пожара часть транспортных средств по обе стороны от очага пожара по направлению их движения покинет тоннель. При вычислении следует учитывать только те транспортные средства, которые остались в тоннеле перед очагом пожара.