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風筒的風阻

 

風筒的風阻理論上包括風筒的磨擦風阻、接頭風阻、彎頭風阻、風筒出口風阻（壓入式通風）或風筒入口風阻（抽出式通風），且根據通風方式的不同，各有相應繁瑣的計算公式。但在實際應用中，風筒風阻除與上述因素有關外，還與風筒的吊掛、維護、風壓大小等管理質量密切相關，因此，很難用相應的計算公式進行精確計算，一般都根據實測風筒百米平均風阻（包括局部風阻）作為衡量風筒管理質量和設計的數據。其百米平均風阻由風筒生產廠家在出廠產品參數說明中給出。故風筒風阻計算式：

R= R100·L/100    （1）  

式中：R——風筒風阻，N·s2/m8。

R100——風筒百米平均風阻，簡稱百米風阻，N·s2/m8。

L——風筒全長，m。

風筒的漏風

 

正常情況下，金屬和透氣性極小的塑料風筒的漏風主要發生在接頭處，只要加強接頭處理，漏風較少，可忽略不計。而膠布風筒等不僅接頭而且全長的壁面和針眼都有漏風，故其風筒漏風屬連續的不均勻漏風。漏風使風筒和風機連接端的風量Qf與風筒靠近出口端的風量（即隧道內所需風量）Q不等。因此，應按始末端風量的幾何平均值作為通過風筒的風量Qa，則：

Qa=√Qf·Q      m3/min 。    （2）

顯然，Qf與Q之差就是風筒和漏風量QL 。

即：QL=Qf－Q     （3）

QL與風筒的種類、接頭的數目、方法和管理質量以及風筒直徑、風壓等有關，但更主要是與風筒的維護和管理密切相關。反映風筒漏風程度的指標參數有三：

a.風筒漏風率Le：風筒漏風量占風機工作風量的百分數，即：

Le=QL/Qf×100%= （Qf－Q）/ Qf ×100%    （4）

Le雖然能反映某一風筒的漏風情況，但不能作為比較的指標。故常用百米漏風率Le100表示：Le100=【（Qf－Q）/（Qf · L/100）】×100% （5）
     （2）風筒的有效風量率Ef ：即掘進工作面風量占風機工作風量的百分數。

Ef =（Q/ Qf）×100%

   =【（Qf－QL）/ Qf】×100%

   =（1－Le）×100%               （6） 

      由式（5）得：Qf =100Q/（100－L·Le100）    （7）

      式（7）代入式（6）得：

Ef =【（100－L·Le100）/100】×100%

  =（1－L·Le100/100）×100%       （8）

     （3）風筒漏風備用系數ф：即風筒有效風量率的倒數。

ф= Qf / Q=1/ Ef =1/（1－Le）=100/（100－L·Le100）    （9） 

風筒直徑

 

風筒直徑的選擇取決于送風量、送風距離及隧道斷面的大小等因素，實際應用中，多是根據與風機出口直徑的匹配情況，選取標準直徑。隨著隧道施工技術日益發展，長大隧道采用全斷面開挖越來越多。利用大口徑風管進行施工通風可大大簡化隧道施工工序，有利于全斷面開挖的推廣使用，便于一次成洞，可節約大量的人力和物資，并使通風管理大大簡化，是解決長大隧道施工通風的主要途徑。

確定風機的工作風量Q_f

 

Qf =ф·Q=【100/（100－L·Le100）】·Q     （10）       

 

確定風機的工作風壓h_f

 

hf=R·Qa2=R·Qf·Q     （11）

 

設備的選擇

 

通風設備的選擇，首先要考慮通風方式，要滿足所采用通風方式的要求。同時，在選擇設備時，還要考慮到隧道內所需風量與以上計算風筒、風機的各項性能參數相匹配，以確保通風機械設備達到最大的工作效率和減少能量浪費。

（1）風機的選擇

①在風機的選擇上，由于軸流式風機具有體積小、質量輕、噪聲低、便于安裝和效率高等優點而被廣泛應用。

②風機的工作風量應滿足Qf的要求。

③風機的工作風壓應滿足hf的要求，但不宜大于風筒的允許工作壓力（風筒出廠參數）。

（2）風筒的選擇

①隧道掘進通風使用的風筒分無骨架柔性風筒、帶剛性骨架的柔性風筒和硬質風筒。無骨架柔性風筒重量輕、易于貯存、搬運、連接和懸吊，且成本低，但只適用于壓入式通風；在抽出式通風中，只能使用帶剛性骨架的柔性風筒和硬質風筒，由于其成本高，且重量大、不易于貯存、搬運和安裝，壓入式通風中使用較少。

②風筒的選擇考慮風筒直徑與風機的出口直徑相匹配。

③其它條件相差不多時，易選擇百米風阻小和百米漏風率低的風筒。