一种公路隧道通风试验装置

1.一种隧道通风试验装置，它由示踪气体进气装置，第一、第二有机玻璃隧洞(1、2)、第一、第二轴流式风机(3、4)、第一、第二风速仪(5、6)、第一、第二CO检测仪(7、8)、第一、第二挡板(9、10)组成，其特征在于，第一、第二有机玻璃隧洞(1、2)为相邻两条隧洞，采用有机玻璃分段定制而成，通风装置为第一、第二轴流式风机(3、4)，第一轴流式风机(3)与第一有机玻璃隧洞(1)相连，第二轴流式风机(4)与第二有机玻璃隧洞(2)相连，风速测定仪表为第一、第二风速仪(5、6)，第一风速仪(5)放置于第一有机玻璃隧洞(1)出风端洞口，第二风速仪(6)放置于第二有机玻璃隧洞(2)进风端洞口，示踪气体检测仪表为第一、第二CO检测仪(7、8)，第一CO检测仪(7)放置于第一有机玻璃隧洞(1)出风端洞口，第二CO检测仪(8)放置于第二有机玻璃隧洞(2)进风端洞口，第一挡板(9)放置于第一有机玻璃隧洞(1)进风端与第二有机玻璃隧洞(2)出风端之间，第二挡板(10)放置于第一有机玻璃隧洞(1)出风端与第二有机玻璃隧洞(2)进风端。
2.根据权利要求1所述的一种隧道通风试验装置，基特征在于：所述的示踪气体进气装置与第一有机玻璃隧洞(1)相连，该装置是由气瓶(11)、压力表(12)、减压阀(13)、稳压阀(14)、稳流阀(15)、气体流量计(16)组成，压力表(12)与气瓶(11)连接，减压阀(13)与压力表(12)连接，稳压阀(14)与减压阀(13)连接，稳流阀(15)与减压阀(14)连接，气体流量计(16)与稳流阀(15)连接。

一种公路隧道通风试验装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种通风试验装置，更具体涉及一种公路隧道通风试验装置，适用于公路相邻隧道通风混风模拟；公路隧道通风污染物分布模拟；公路隧道火灾模拟等。\n背景技术\n[0002] 近年来，随着我国公路交通等基础设施投入加大，一批长大公路隧道应运而生。由于公路隧道是细长比很大的狭长通道，空间相对封闭、通风条件较差，汽车排出尾气中的主要有害成分如氮氧化物、一氧化碳、丙烯醛及油烟等易于积聚，造成隧道内通风状况的恶化；加之公路隧道内车流密度大、车速快，一旦发生火灾，容易造成重大的人员事故和财产损失，甚至危及隧道结构的安全。因而，通风设计成为长大公路隧道总体规划、设计的一个重要组成部分，营运通风和防灾技术已经成为制约特长隧道建设的一项重要技术，并开始成为通风设计中的决定性因素之一。目前，国内外开展隧道通风、防灾方面的经验与研究相对较少，为确保隧道营运通风、防灾系统的安全、经济、合理，从而避免设计上的浪费和不安全因素，很有必要开展公路隧道通风方面的试验与理论研究。\n[0003] 目前国内外在隧道通风方式与隧道污染物分布方面的试验研究主要有现场试验和模型试验。国外隧道火灾试验多以废弃隧道、寿命期内隧道和综合隧道试验基地为主，如挪威Runehamar隧道、荷兰Benelux2隧道火灾试验和西班牙的TST隧道火灾综合防灾基地。国内隧道火灾大多在比例模型中进行试验，比如：西南交通大学等单位对秦岭终南山特长公路隧道进行了大比例火灾模型试验，模型隧道段采用钢筋混凝土管段模拟，测试系统监测温度、压力、风速，研究不同风速下温度沿程分布规律；中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室与云南省公安消防总队合作，在昆明一石林高速公路的阳宗隧道以及元江一磨江高速公路的大风娅口隧道和元江号隧道开展针对性的火灾模拟现场试验；重庆交通科研设计院进行的雪峰山隧道运营通风模型实验研究。这些试验通常采用木材、汽油和柴油油盘火作为模拟火源，通过温度计和风速表监测温度场和风流场，通过观察烟气扩散情况确定污染物弥散情况。由于现场试验边界条件复杂、影响因素较多，开展难度较大，也不适用于隧道建成前的通风方式的设计与研究，而模型试验具有成本低廉，方便灵活，可直观回答一些技术性难题，无疑是公路隧道通风研究的一个重要组成部分。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供了一种公路隧道通风试验装置。该公路隧道通风试验装置根据两隧道不同错开距离、不同进回风风速时示踪气体分布情况，从而模拟公路隧道两相邻隧道污风混入情况，以及隧道发生火灾后有毒气体的扩散情况。本发明试验装置具有成本低、通用性好、结构简单、试验方便易行、试验结果稳定可靠等优点。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：\n[0006] 采用CO气体作为示踪气体，根据原型隧道形状按一定的相似比制作有机玻璃隧洞模型，利用一套示踪气体进气装置向隧洞内供气，监测隧洞内风速和CO气体浓度，从而得知两隧洞混风情况及污染气体的分布状况；隧道不同工况是通过调整两隧洞错开距离和进回风速度来实现的。\n[0007] 本发明公路隧道通风试验装置包括：一套示踪气体进气装置，有机玻璃隧洞，通风装置，示踪气体检测仪表和风速测定仪表，挡板等组成。有机玻璃隧洞为相邻两条隧洞模型，根据原型隧道尺寸大小，按一定的相似比，采用有机玻璃(厚度在1-2.5cm之间)分段定制而成，其间距根据实际距离按一定相似比确定。通风装置为两台轴流式风机，第一轴流式风机与第一有机玻璃隧洞相连，其作用是用于向隧洞内压风；第二轴流式风机与第二有机玻璃隧洞相连，其作用是用于从隧洞向外抽风。风速测定仪表为风速仪，第一风速仪放置于第一有机玻璃隧洞出风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内风速；第二风速仪放置于第二有机玻璃隧洞进风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内风速。示踪气体检测仪表为两台CO检测仪，第一CO检测仪放置于第一有机玻璃隧洞出风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内CO浓度；第二CO检测仪放置于第二有机玻璃隧洞进风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内CO浓度。挡板放置于第一有机玻璃隧洞进风端与第二有机玻璃隧洞出风端之间，其作用是隔开进风风流与出风风流，以免污风被二次吸入。挡板放置于一有机玻璃隧洞出风端与第二有机玻璃隧洞进风端，其作用是模拟隧洞口真实地形。\n[0008] 示踪气体进气装置与有机玻璃隧洞相连，该装置是由气瓶、压力表、减压阀、稳压阀、稳流阀、气体流量计组成的，其作用是向隧洞内加入CO示踪气体。其中：气瓶内装CO气体，其作用是提供CO作为示踪气体；压力表与气瓶连接，其作用是测量气瓶内CO气体压力；减压阀与压力表连接，其作用是降低气体压力；稳压阀与减压阀连接，其作用是稳定气体压力；稳流阀与减压阀连接，其作用是稳定气流，使放出气流平稳；气体流量计与稳流阀连接，其作用是稳定气体流量。\n[0009] 本公路隧道通风试验装置具有以下优点和效果：\n[0010] ①本试验装置可以严格控制两隧洞进回风速度和污染物浓度，试验结果准确可靠。\n[0011] ②本试验装置通过调整间距和进回风速度，因而可以模拟隧道不同工况下的通风状况。\n[0012] ③本试验装置隧洞模型由有机玻璃分段粘接而成，可以模拟任意形状真实隧洞。\n[0013] ④利用本试验装置可以在室内或露天环境下开展试验，试验简单方便，与现场试验相比，成本十分低廉，试验周期短。\n附图说明\n[0014] 图1为一种公路隧道通风试验装置示意图，该试验装置包括：第一、第二有机玻璃隧洞1、2，第一、第二轴流式风机3、4，第一、第二风速仪5、6，第一、第二CO检测仪7、8，第一、第二挡板9、10。\n[0015] 图2为示踪气体进气装置示意图，该装置包括：气瓶11；压力表12；减压阀13；稳压阀14；稳流阀15；气体流量计16组成。\n具体实施方式\n[0016] 根据图1、图2，本发明公路隧道通风试验装置由一套示踪气体进气装置，第一、第二有机玻璃隧道模型1、2，第一、第二轴流式风机3、4，第一、第二风速仪5、6，第一、第二CO检测仪7、8，第一、第二挡板9、10等组成。\n[0017] 第一、第二有机玻璃隧洞1、2由武汉联盛有机玻璃有限公司定制，壁厚1.5cm，每段长度为1m，段间采用强力胶水粘接，并加以胶带密封。\n[0018] 第一、第二轴流式风机3、4采用武汉兴益风机电器有限公司产LDT轴流式通风机，其主要参数为：\n[0019] \n 转速 电机 流量 全压 噪声 叶片角度\n 机号\n3\n /r/min /Kw-P /m/h /Pa /db(A) /°\n 500 1400 1.5-4 7000-7327 120-110 62 30\n[0020] 第一、第二风速仪5、6采用武汉世杰建宏电子有限公司销售的袋装高级风速表，其产品技术参数为：\n[0021] 最小/最大风速：1.0～20.0m/s，精度0.1\n[0022] 工作温度：-15～50℃\n[0023] 第一、第二CO检测仪7、8选用青岛路博伟业环保科技有限公司生产的T40矿用CO检测仪，其产品技术参数为：\n[0024] 量程：0～999ppm，分辨率1ppm\n[0025] 温度范围：-20～50℃\n[0026] 第一、第二挡板9、10采用市售建筑用隔热板。\n[0027] 气瓶11采用市售武汉钢铁集团氧气有限责任公司CO气体，容积40L，气体纯度\n99.99％。\n[0028] 压力表12选用上海自动化仪表四厂生产的Y-60型气体压力表，其测量范围为\n0～25Mpa。\n[0029] 减压阀13选用上海容裕钢瓶阀门有限公司的YK43型减压阀，其最高进口压力为\n0～16Mpa，出口压力为0～4.5Mpa。\n[0030] 稳压阀14选用南京南达分析仪器应用研究所生产的WYF-01型气体稳压阀。\n[0031] 稳流阀15选用南京南达分析仪器应用研究所WLF-1型气体稳流阀。\n[0032] 气体流量计16选用武汉天罡科技发展有限责任公司生产的气体流量计。\n[0033] 根据图1、图2，本通风试验装置的连接关系是：\n[0034] 第一、第二有机玻璃隧洞1、2为相邻两条隧洞模型，根据原型隧道尺寸大小，按一定的相似比，采用有机玻璃(厚度在1-2.5cm之间)分段定制而成，其间距根据实际距离按一定相似比确定。通风装置为第一、第二轴流式风机3、4，第一轴流式风机3与第一有机玻璃隧洞1相连，其作用是用于向隧洞内压风；第二轴流式风机4与第二有机玻璃隧洞2相连，其作用是用于从隧洞向外抽风。风速测定仪表为第一、第二风速仪5、6，第一风速仪5放置于第一有机玻璃隧洞1出风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内风速；第二风速仪6放置于第二有机玻璃隧洞2进风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内风速。示踪气体检测仪表为第一、第二CO检测仪7、8，第一CO检测仪7放置于第一有机玻璃隧洞1出风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内CO浓度；第二CO检测仪8放置于第二有机玻璃隧洞2进风端距洞口1.5-2m处，其作用是测试洞内CO浓度。第一挡板9放置于第一有机玻璃隧洞1进风端与第二有机玻璃隧洞2出风端之间，其作用是隔开进风风流与出风风流，以免污风被二次吸入。第二挡板10放置于第一有机玻璃隧洞1出风端与第二有机玻璃隧洞2进风端，其作用是模拟隧洞口真实地形。\n[0035] 示踪气体进气装置通过气体流量计16与第一有机玻璃隧洞1相连，示踪气体进气装置是由气瓶11、压力表12、减压阀13、稳压阀14、稳流阀15、气体流量计16组成的，其作用是向隧洞内加入CO示踪气体。其中：气瓶11内装CO气体，其作用是提供CO作为示踪气体；压力表12与气瓶11连接，其作用是测量气瓶内CO气体压力；减压阀13与压力表12连接，其作用是降低气体压力；稳压阀14与减压阀13连接，其作用是稳定气体压力；稳流阀\n15与减压阀14连接，其作用是稳定气流，使放出气流平稳；气体流量计16与稳流阀15连接，其作用是稳定气体流量。\n[0036] 下面对本发明作进一步说明如下：\n[0037] ①本试验装置采用示踪气体CO气体为有毒气体，因此试验人员必须配套活性炭防毒口罩或防毒面具，试验宜在室外无风环境下进行，如在室内进行，上一个试验试验完毕后应室内通风一段时间后再进行下一个试验。\n[0038] ②试验中应控制CO气体流量，以免超出CO检测仪测量范围。\n[0039] 本通风试验装置装配完成后，首先接通轴流式通风机电源，用挡板调整风机进风量和排风量使两隧洞风速达到试验值，待风流平稳后打开CO气瓶阀门，调整气体流量并使气流平稳，通风3～5分钟，待风速表和CO测试仪读数稳定后记录下试验数值，即完成一组试验。\n[0040] 以上技术方案实现了相邻两公路隧道混风情况和污风分布规律的测定。利用本公路隧道通风试验装置，测试简便易行，测量成本低，试验结果准确可靠，具有十分重要的工程应用价值和广阔的应用前景。