《隧道通风》习题参考问题详解,重庆大学版隧道通风安全系统与照明习题参考问题详解

第1章习题

1.1 隧道空气中常见的有害气体有哪些？

隧道空气中常见的有害气体主要指的是机动车辆通过隧道时所排放出的废气，它包含的主要有害气体有一氧化碳（CO）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）及其他氮氧化合物（NO x）、硫化气体（H2S，SO2）、甲醛（HCHO）、乙醛（CH3CHO）、粉尘以及未燃烧完全的燃料微粒所形成的烟尘等。

1.2 隧道空气的主要成分有哪些？

隧道空气即地面空气，地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。湿空气中仅含有少量的水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态发生变化。干空气是指完全不含有水蒸气的空气，它是由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。隧道地面大气中还含有各类细微颗粒，如尘埃、微生物等。这些物质不计入空气的组分，也不影响主要成分之间的比例关系。

1.3 什么叫隧道气候？

隧道气候是指隧道空气的温度、湿度和流速这三个参数的综合作用状态。这三个参数的不同组合，便构成了不同的隧道气候条件。隧道气候条件对作业人员的身体健康和劳动安全有重要的影响。

第2章习题

2.1 描述隧道空气物理状态的参数主要有哪些？并简要说明其定义。

（1）描述隧道空气物理状态的参数主要有压力、温度、湿度、比容、密度、粘度、比热、焓等状态参数。

（2）空气的压力（压强在隧道通风中习惯称为压力）也称为空气的静压，用符号P表示，它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现，其大小取决于在重力场中的位量（相对高度）、空气温度、湿度（相对湿度）和气体成分等参数。

（3）温度是物体冷热程度的标志。根据分子运动理论，气体的温度是气体

分子运动动能的度量。

（4）空气的湿度是指空气的潮湿程度，有两种度量方法：绝对湿度和相对湿度。

（5）空气和其他物质一样具有质量，单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用ρ（kg/m³）表示。

（6）单位质量物质所占的容积称为比容，用υ（m³/kg）表示。

（7）流体的粘性指流体抗剪切的性质，用粘度（或称粘滞系数）表示。

（8）单位质量物体温度升高一度所需的热量称为比热，用字母C表示。

（9）焓是一个复合的状态参数，它是能u和压力功PV之和，焓也称热焓。

2.2 简述什么是隧道风流的静压能、重力位能、动能、势压、全压。

（1）静压能是指由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能，用E P表示（J/m3）。当空气分子撞击到器壁上时就有了力的效应，这种单位面积上力的效应称作静压力，简称静压，用P表示（N/m2，即Pa）。在隧道通风中，压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力。静压也可称为是静压能。

（2）重力位能是指物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一种能量，简称位能，用E P0表示。

（3）隧道风流的动能是指当空气流动时，除了位能和静压能外，还具有的空气宏观定向运动所产生的的能量，用E v表示，J/m3。

（4）势能（势压）是指在通风中某点的静压和位能之和。

（5）风流的全压是指流动气体中某一点的静压与动压的代数和。

2.3 简述空气流动的连续性方程，并简要说明两种特殊情况。

1）空气流动的连续性方程

风流在隧道中的流动可以看作是稳定流（流动参数不随时间变化的流动称之为稳定流），在无点源或点汇存在时，根据质量守恒定律：对于稳定流，流入某空间的流体质量必然等于流出其的流体质量。

图一元稳定流

如图所示，当隧道中风流从1断面流向2断面，且作定常流动（即在流动过程中不漏风又无补给）时，根据物质不灭定律，则有两个过流断面的空气质量相等，即：

ρ

１

V1S1＝ρ2V２S２

式中：

ρ

１、

ρ2－－1、2断面上空气的平均密度，kg/m3；

V1,，V2－－1、2断面上空气的平均流速，m/s；

S1、S2－－1、２断面面积，m2。

任一过流断面的质量流量为M i（㎏/s）,则：

M i=const

这就是空气流动的连续性方程，它适用于可压缩和不可压缩气体。

2）两种特殊情况：

（1）若对于可压缩流体，当S1＝S2时，有ρ１V1＝ρ２V２。也就是说流体的密度与其流速成反比，即流速大的断面上的密度比流速小的断面上的密度要小；

（2）对于不可压缩流体，有ρ

１＝ρ

２

，则V1S1＝V2S2。也就是说通过任一

断面的体积流量Q（m³/s）相等，即Q=v i S i=const。

2.4 简述隧道通风的能量方程，并简要说明它在使用时的注意事项。

1）隧道通风的能量方程

通过一定的假设和简化处理，我们可以推导得出适合隧道通风的能量方程式：

图

2

2

11221011202212v v P P 22L gZ gZ P ρρρρ-++=+++∆

上式可改写成：

22

11221212011022v -v P -P -2L P g Z Z ρρρρ-∆=++（）（）

式中：

P 1、P 2—1、2断面上的绝对静压，Pa ；

ρ01、ρ02——空气的平均密度，kg/m ³；

Z 1、Z 2——基准面至1、2断面的垂直高度，m ；

g ——重力加速度，m/s 2；

ρ1、ρ2——1、2断面上空气的平均密度，kg/m ³；

v 1、v 2——1、2断面上的平均风速，m/s ；

P ∆L1-2——1、2断面间隧道的通风阻力，Pa 。

上式右端是断面1与断面2的风流压力差，习惯上称为该段隧道的通风压力（或风压、风压损失、风压降）。

2）在使用能量方程时，需要注意以下几点说明。

（1）能量方程的意义是，表示1m 3空气由1断面流向2断面的过程中所消耗的能量（通风阻力），等于流经1、2断面间空气总机械能（静压能、动压能和位能）的变化量。

（2）风流流动必须是稳定流，即断面上的参数不随时间的变化而变化。