隧道射流風機主要用于公路及鐵路隧道的縱向通風系統(tǒng)中,風機一般懸掛在隧道頂部或兩側,不占用交通面積,不需另外修建風道.土建造價低.是一種很經(jīng)驗的通風方式.

為滿足公路隧道通風降噪的需要，提出了射流風機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機的推力。并確定所用風機的數(shù)量。 

關鍵詞：噴流式通風機　隧道　選用　計算 

一、引言 

在公路隧道縱向通風系統(tǒng)中，射流風機通常是并聯(lián)為一組，并沿隧道方向間隔布置，為了滿足隧道內(nèi)噪聲環(huán)境的要求，射流風機通常配有整體消聲器。在夜間，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機，或者加長靠近隧道洞口處的風機消聲器長度，或者采用雙速射流風機。 
二、射流風機推力影響因素及選用 

1.每組風機之間的縱向距離 

如果隧道中每組風機之間具有足夠的距離，則噴射氣流會有充分的逐漸減速，如果噴射氣流減速不*，將會影響到下一級風機的工作性能。一般情況下，每組風機之間的縱向間距取為隧道截面水力當量直徑的10倍或10倍以上，也可以取風機空氣動壓(Pa)的十分之一作風機縱向間距(m)，同一組風機之間的中心距至少取為風機直徑的2倍。隧道中的射流風機布置并不一定具有同一間距，只要風機之間具有足夠的縱向間距，則風機可以盡可能地布置在靠近隧道洞口的位置；如果風機軸向安裝位置允許存在一定傾斜，則風機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、風機與壁面及拱頂?shù)慕咏?nbsp;

風機推力是在空氣靜止條件下，根據(jù)風機的空氣動量的變化而測定的。如果風機進口的空氣處于運動狀態(tài)，則風機中空氣動量的變化值必然減小。如果射流風機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.風機尺寸 

射流風機耗電量與推力之比與風機出口風速有關，對于給定的推力要求，出口風速越高，耗電量越大。因此，為了降低運行成本，應盡可能選用大直徑、低轉速或葉片角度小的風機。對于給定的風機尺寸，如果降低其推力，必然導致風機數(shù)量的增加，從而增加風機本身的投資，但此時風機出口風速也隨之降低，使得消聲器得以取消或減小其長度。 

4.可逆運轉風機 

可逆運轉風機與單向風機相比，效率略低，且噪聲稍高，但此類風機可以使隧道的運營具有較大的選擇性。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，風機可以反轉排煙。 

三、隧道中總推力計算 

對于采用縱向通風方式的公路隧道，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機的推力，隧道中的空氣阻力主要由以下各項阻力組成。 

1.隧道進口、出口空氣阻力 

隧道進口、出口空氣阻力pen,ex通常取為隧道中空氣動壓的1.5倍，如果隧道進口置有流線型喇叭段結構，出口置有擴散結構，則此項阻力會小些。 

pdt=1/2ρV2T 

式中　pdt——隧道空氣動壓，Pa 
ρ——空氣密度，kg/m3 
VT——隧道中空氣平均流速=qT/VT，m/s 
qT——隧道中空氣流速，m/s 
AT——隧道截面積，m2 

2.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速，車輛會產(chǎn)生拖阻，如果車輛速度大于隧道中風速，則車輛會對空氣流動產(chǎn)生助推力；在雙向隧道中，與風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/AT×0.5ρ〔(NC1+NT1)(VV1+VT)2-(NC2+NT2)｜VV2-VT｜(VV2-VT)〕 

式中　pdrag——車輛拖阻或阻力，Pa 
Cd——車輛拖阻系數(shù)(1.0) 
AV——車輛迎風面積(小汽車：2m2，卡車6m2) 
NC1——與風向相反行駛小汽車車輛數(shù) 
NT1——與風向相反行駛卡車車輛數(shù) 
NC2——與風向同向行駛小汽車車輛數(shù) 
NT2——與風向同向行駛卡車車輛數(shù) 
VV1——與風向相反行駛車輛速度，m/s 
VV2——與風向同向行駛車輛速度，m/s 

對于單向隧道NC1=0，NT1=0 

3.環(huán)境條件 

由于隧道的地理位置不同，隧道進出口的環(huán)境條件存在較大差異，如自然風速、風向、空氣溫度、海拔、大氣壓等條件會差別較大，從而會導致煙囪效應(stack effects)，應從隧道的空氣阻力中增加或減掉此效應。由于隧道兩端大氣壓差而引起的阻力pstack應由測量值確定，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=0.5ρV2TL/Dh 

式中　VT——隧道中空氣平均流速，m/s 
L——隧道長度，m 
Dh——隧道橫截面當量直徑=4AT/PT，m 
AT——隧道橫截面積，m2 
PT——隧道橫截面周長，m 
f——摩擦系數(shù) 

通常情況下，f取值為0.02～0.04，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=pTAT 

pT即為1～4中各項阻力損失之和 

pT=pen,ex+pdrag±pstack+pL 

四、射流風機推力 

射流風機的基本推力等于風機進出口空氣動量的變化。風機進口或出口空氣動量等于空氣質(zhì)量流量與進口或出口的平均流速之乘積。根據(jù)隧道中射流風機的布置原則，通常認為射流風機進口處空氣流速為0，故射流風機的理論推力為： 

Tm=ρqVFVF=ρqvf2/AF 

式中　qVF——風機中空氣體積流量，m3/s 
VF——風機出口空氣平均流速，m/s 
Af——風機有效通流面積，m2 

上式僅適用于流速均勻分布的情況，而風機中的流速分布通常差別很大，主要取決于風機的設計，特別是葉輪上的輪轂直徑與葉片長度的比、葉片設計基礎(自由流動，強制流動或旋渦流)、整流體的效率以及流動障礙物的布置等。 

射流風機的推力測試是按ISO13350〔1〕進行的，WOODS射流風機的測試推力〔2〕一般為理論推力的0.85～1.05倍，而其它射流風機的測試推力僅為理論推力的0.65倍或更低。 

隧道中的總推力等于隧道中所有射流風機產(chǎn)生的推力之和。不管射流風機的布置是并聯(lián)、串聯(lián)還是其它布置形式。 

五、隧道中射流風機數(shù)量的確定 

NF=TT/Ti，小數(shù)點圓整為1 
式中　NF——射流風機數(shù)量 
TT——隧道中推力，N 
Ti——射流風機安裝推力，N 

射流風機的安裝推力通常會小于射流風機的測試推力(按ISO13350)或理論推力，這主要是由于風機安裝之后會受到其周圍客觀環(huán)境的影響。 

射流風機的安裝推力Ti=TmK1K2K3　(N) 

K1是隧道空氣流速與射流風機出口風速之間的影響系數(shù)。在相同出口風速條件下，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，出口風速越大，K1值越大，這主要是由于風機進口處空氣動量的K1值不同而造成的。K1值選擇參見圖1。 

 
圖1　隧道中空氣流速對射流風機推力的影響曲線

 
Z——射流風機軸線至隧道壁面或拱頂距離 
DF——射流風機直徑 
DT——隧道橫截面積當量直徑 
圖2　與隧道主軸線平行安裝射流風機推力受壁面影響曲線/p>K3是風機安裝時軸線傾斜的較正系數(shù)，如圖3所示。

 
圖3　風機安裝時軸線傾斜對推力的影響曲線