Determination of the applicable exhaust airflow rate through a ventilation shaft in the case of road tunnel fires

In this study, a model experiment in a long road tunnel employing the longitudinal ventilation system with a ventilation shaft is carried out during a fire accident to determine the optimum exhaust airflow rate through the ventilation shaft. The appropriate operation of the shaft fan according to the position of fire is investigated, and the optimum exhaust airflow rate for prevention of smoke spreading through the tunnel is determined based on the entire exhaust of both smoke and airflow generated by fire and jet fan operation, respectively. As a result of using the amount of smoke, the critical air velocity produced by jet fans, the effective cross-sectional area of a tunnel and the correction factor, a formula for exhaust airflow rate is drived. In addition, a correction factor (α = 1.1) for the thermal expansion caused by heat of a 20 MW fire is determined theoretically and experimentally. It is expected that this study will contribute to plan the shaft operation for the emergency ventilation as well as provide the preliminary data to design the airflow rate of shaft.     

十字平交通道不同排烟模式烟控效果的数值模拟研究

十字平交通道是主、辅通道在中间位置十字相交的一种较为少见的城市道路形式,火灾情况下烟气运动和通风排烟策略不同于常规意义上的公路隧道。采用FDS模拟软件研究辅通道三种通风排烟模式的烟控效果,综合考虑不同火灾规模、射流风机位置、射流形式等的影响作用。结果表明:辅通道单侧射流、两侧同向射流和两侧相向射流作用均存在最小临界风速。火灾规模为0 MW~30 MW,最小临界风速值随火灾规模变化关系为:Y=Y0+bX。两侧相向射流对应最小临界风速最大,烟气层结构破坏严重,火场温降效果最差;单侧射流和两侧同向射流对应的最小临界风速值较小且差别不大,结合工程实际情况,考虑单侧风机射流模式为较合理优化的烟控方式。     

长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明：在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

矿井通风网络解算可视化软件研究

采用面向对象编程语言Visual Basic6.0为开发工具,以Access为后台数据库,开发了具有风机优选功能的矿井通风网络解算软件。该软件承袭了Windows系统应用程序界面直观、交互性好的特点,集矿井通风网络解算、自然风压计算、风机自动选型以及经济断面优化等功能于一体,并辅以强大的数据管理系统,为矿山通风设计和管理工作提供了便利工具。     

祁南煤矿通风系统分析与优化

笔者在祁南煤矿通风技术测定的基础上 ,对该矿井通风系统的稳定性、通风阻力分布情况和主要通风机工作性能进行了详细分析。根据该矿井生产实际和计算机模拟结果 ,指出祁南煤矿通风系统优化的首要任务是在中央风井系统迅速果断地采取有效的降阻措施 ,以实现主要通风机的安全稳定运行。并从相对长远的观点考虑 ,对通风系统优化的总体规划和实施方案作了必要的分析。     

特长公路隧道全射流火灾通风网络解算研究*

为探究特长公路隧道全射流火灾在通风条件下隧道内风流分布及影响规律,基于斯考德-恒斯雷近似算法构建通风网络解算模型,并通过隧道现场风机效率测试和通风测试,验证通风网络解算模型的可靠性;引入火区阻力和火风压公式,建立全射流火灾通风网络计算模型。结果表明:铜锣山隧道射流风机正向运转效率为0.83~0.93,平均效率为0.882,风机反向运转效率为0.65~0.68,平均效率为0.665;现场通风测试结果与通风网络计算结果误差在15%以内;火灾通风阻力对隧道各支路的影响程度不同,其中,对事故隧道支路的影响最大,横通道支路次之,对非事故隧道支路的影响最小;隧道坡率对烟气分配的影响主要为火风压引起,上坡隧道时,火风压起动力作用,火灾支路风量与坡度成正相关,下坡隧道时,火风压起阻力作用,火灾支路风量与坡率成负相关。     

风机横向布置间距对公路隧道污染物分布的影响研究

隧道内风机布置方式对通风效率和汽车尾气净化有显著影响,为了优化隧道顶部风机横向布置,提高隧道通风效率,改善隧道内的环境质量,有效节约隧道运营通风能耗,利用计算流体软件Fluent,建立公路隧道射流通风模型,开展不同风机横向布置间距隧道内流场和污染物分布的三维数值模拟,分析隧道内流场分布、纵向CO质量分数分布和不同截面CO质量分数分布特征及规律。结果表明:风机横向布置间距对隧道内的通风和净化除尘效果都有一定的影响,流场分布与污染物分布规律相似;在风机横向布置间距为3倍风机直径时,升压折减系数为0.6154,达到最大值,此时隧道内的流场分布和污染物控制效果较好;因此,在进行风机布置时,建议将风机横向布置间距确定为3倍风机直径。     

隧道火灾集中排烟模式下的排烟效率研究

排烟效率是衡量集中排烟火灾通风方案排烟效果的重要指标。为合理分析排烟效率的变化特性,结合某隧道集中排烟系统设计,借助CFD技术,对设置有排烟道的隧道进行了火灾烟气控制的模拟分析,研究了排烟阀开启个数、开口面积和设置间距对双向排烟和单向排烟两种集中排烟模式下不同排烟阀设置方案中总排烟效率和各个排烟阀的排烟效率的影响。结果表明,集中排烟模式可有效将火灾烟气排出隧道。当排烟阀对称开启时,双向排烟模式下,减少排烟阀开启个数,单个排烟阀的排烟效率升高,但总排烟效率降低;当开口面积较小时,增大面积,总排烟效率升高明显,继续增大开口面积时总排烟效率升高效果减弱;增大间距有利于隧道排烟。单向排烟模式下,当排烟阀开启个数较多或开口面积较大时,距离风机最远的排烟阀排烟效率降低,并出现烟流流出排烟道的现象,排烟阀失效,可考虑在非排烟侧开启少量排烟阀,增大间距,使总排烟效率升高。     

苏州火车站地下环形车道通风安全及火灾烟控技术研究

以苏州火车站地下环形车道的营运通风方案为对象,对正常运营和火灾时的需风量进行计算和分析,并采用计算流体力学方法对车道火灾模式下排烟的有效性进行了模拟研究,确定该车道采用竖井送排式加射流风机进行通风,竖井设在车道的西北和东南两个对角处,有效面积分别为10.2 m2和11.7 m2,为地下空间运营通风方案选择和计算提供参考依据。     

矿井通风系统稳定性定量判定方法研究

稳定的矿井通风系统是实现矿井安全高效生产的前提,但是随着采掘工作面的推进,通风网络结构的变化,巷道的冒顶变形等,通风系统的稳定性也随之变化.基于矿井通风系统稳定性的重要性、非线性和时变性,运用Lyapounov(李雅普诺夫)稳定性理论和灵敏度,提出了定量分析判定矿井通风系统稳定性的方法.方法以Lyapounov稳定性分...     

地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究

针对地铁单面坡隧道连续下坡距离长、提升高度大的特点,以国内某城市地铁线路为研究对象,构建列车火灾通风排烟数值计算模型,并采用1:20模型实验对数值计算精确度进行验证,通过考虑列车起火位置、风机开启模式和隧道断面形式等因素,对火灾烟气扩散过程、疏散平台上方烟气温度和气体浓度进行分析。研究结果表明:列车起火后,单洞单线隧道2端车站应各开启2台隧道风机,单洞双线隧道除开启射流风机外,2端车站应各开启4台隧道风机执行相应的排烟和送风模式进行烟气控制;由于单洞双线隧道中热损失和空气卷吸量较大,火灾烟气温度、CO和CO2浓度均低于单洞单线隧道;采用纵向通风控制烟气逆流的同时,下风向区域的烟气沉降作用较为明显,防排烟设计中应充分考虑列车中部火灾下风向车厢区域的危险性,合理确定应急响应模式。     

不同结构主扇扩散器局部阻力研究

在大主扇通风系统中多采用低压大流量风机,在风机出风段多安装扩散器,主要作用是降低出口动压提高风机静压而达到回收出风口断面动能的效果。重点分析风流在流经不同结构扩散器时的流场以及出口的动能损失,叙述了紊流过程中产生阻力的原因,实验测定风流在扩散器后的静压和出口断面的速度。通过数值模拟和实验证明:流线型扩散器局部阻力较小,且具有较高的动能回收率和扩散器效率。结果表明此内容研究对研究扩散器的最优设计参数和通风节能具有一定的指导作用。     

A preliminary explore to the forced ventilation on the toxic gas release/dispersion and the hazard mitigation within a petrochemical plant

More than thirty-five years ago, the Bhopal disaster shook the whole world and investigators found out that many people survived just because they turned on the fans in their bedrooms. It was postulated that the forced ventilation played an important role in diluting the toxic gas and saved these people. In order to provide evidence to solve this old mystery, this research employed FLACS software to assess the hazardous degree of a toxic gas (hydrogen sulfide) leakage within a petrochemical process. Series of gas dispersion simulations were performed to actualize the hazardous characteristics and the corresponding risks of the release accident. The study shows that the hazardous level and the hazard range can be greatly influenced when parameters, such as the gas leakage circumstances (atmospheric conditions and wind speed) and the mitigation measures (direction of fans and their speed) are altered.By using explosion-proof fans in different positions and ventilation directions, combined with the natural wind in a certain direction, this research attempts to detect the best combination from various mitigation designs and to compare the influence of fan directions on hazard mitigation. It is also the first time of its kind to simulate the effect of forced ventilation on hazard mitigation within a process plant. The results show that the hazardous level of a toxic release can be effectively alleviated, when the direction of the mechanical ventilation is against the natural wind direction. With the help of the CFD simulation and the quantitative risk analysis technique, different loss prevention strategies can be tested via this method in order to establish a safer working environment.     

局部通风机实际特性的近似处理方法及应用研究

针对目前局部风机特性曲线很难得到或应用而导致局部通风研究受限问题,提出一种根据局部风机风量及风压范围近似求解风机特性曲线的方法。该方法采用一次线性插值函数代替风机特性曲线函数,结合风阻特性曲线得到风机工况。基于该方法可进行局部风机选型或预测既定型号风机工况点及风筒出口风量,同时可确定长距离掘进通风中钻孔通风有效风量与钻孔长度、直径的关系,也可确定风库中转位置与风筒长度的关系。应用分析结果表明:用一次函数代替稳定区域风机特性曲线函数不仅简单方便,结果较精确,且方法可靠、实用性高。     

抽出式通风机数量对地铁区间隧道通风排烟能力影响的实验研究*

为量化抽出式通风机及其数量对排烟道与行车道内流量分配的影响,提出1个新的量化指标——通风排烟系统性能系数,即为抽出式与压入式通风机组合功耗与排烟体积流量的比值。为确立通风排烟系统性能系数,依托某过海区间隧道,搭建隧道通风排烟模型实验系统,测定排烟道与行车道所构成的风道内流动参数。结果表明:以吊顶排烟口为镜像面,行车道静压对称分布;对于行车道速度而言,双压二抽表现为对称分布,双压一抽为近对称,双压零抽为偏置分布;偏置分布的排烟道速度出现在双压一抽中,近对称属于双压零抽,对称显现于双压二抽。将数据进行分析计算后可知,性能系数最低的是双压零抽两通风机组合。     

变频调风时通风系统风量可靠性评价数学模型

以合格的风量范围为视角对风机变频调风时通风系统风量的可靠性进行理论研究,基于大数定律,充分考虑风量波动性的同时,可将概率向频数比率转化,以此对变频调风的分支风量可靠度进行定义。推导了对自然风压考虑与否的两种常态频率风量与所需频率风量的转换公式,基于此,通过测量常态频率的风量,预测所需频率风量的可靠度,进而在风机调频前对未知可靠度进行预判。以分支数为行、测量次数为列,推导并构建通风系统的风量可靠度矩阵和可靠值矩阵,前者强调超限次数,后者强调超限额,从理论上分析了其与风机频率的关系,并基于转换公式预测所需频率可靠度/值矩阵。     

排尘风机的选择与改进

论述了选择高浓度尘气排尘风机时必须考虑的一些主要因素,提出了在高浓度尘气情况下对现役风机进行改进的办法     

公路隧道空气净化的实验研究

随着交通事业的发展,公路隧道,特别是长大隧道,在整个线路中所占的比重越来越大。由于隧道是个相对闭塞的空间,污染空气不易扩散,致使隧道空气中污染物质的浓度不断增加。目前,国内外普遍采用通风换气法来稀释、控制隧道空气中污染物的浓度,使其达到环保要求。对长大隧道,有时不得不增大隧道断面或设置通风竖井,以满足通风要求。这必然导致增大初期投资和运行费用。因此,国际上正在探索新的技术途径来治理公路长隧道空气污染问题。笔者用脉冲电晕放电技术对公路隧道中的污染空气进行了净化实验研究。实验取得满意效果,除尘效率达９０％ 以上,ＣＯ氧化脱除率可达７０％ 。该技术为解决公路长隧道污染空气的就地净化问题提供了一条新的途径。     

矿井防爆门、盖自动封堵装置研发

煤矿井底发生煤尘瓦斯爆炸事故时产生的冲击波会冲开风井防爆门、盖,引起主风机风流短路,井底风流紊乱、通风系统瘫痪,导致毒害气体扩散、瓦斯积聚,引发二次爆炸。为了减少因此造成的损失,研发了一种在防爆门、盖被摧毁后能自动封堵的装置,通过感应防爆门盖的损毁信号控制充气动力设备对气囊折叠体进行充气,折叠体被充气弹出储藏硐室,沿支撑架构延展、膨胀并充满井筒横截面,实施对风井的密封,以维持灾后井底持续通风,降低灾害后果,为井底幸存人员的生存与自救提供有利条件。     

纵向通风对长大隧道火灾烟流控制分析

基于我国在长大隧道火灾安全体系研究方面的需要,采用CFD方法对长大隧道纵向式通风控制火灾烟流的问题进行了数值模拟计算,研究不同通风条件对烟流的控制效果,得出了在满足控制烟气回流的基础上排烟风速的提高与所取得的降温效果对比,以及风流经过火区后的蔓延增长变化,同时总结出烟流温度分布特征及对隧道结构不同部位的危害,可为隧道的防火与通风方案的制定,以及灾后检测评定工作提供相关的理论依据和参考。