Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Аэрогазодинамические процессы при проветривании железнодорожных тоннелей с транспортными средствами на дизельной тяге : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.20

Год: 2011

Номер работы: 312292

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

В восточных и северо-восточных районах России расположены основные природные богатства Обеспечение страны. Освоение этих районов невозможно без объема перевозок грузов и пассажиров из надежных транспортных связей с промышленно развитыми регионами. необходимого труднодоступных районов России связано с сооружением транспортных тоннелей, являющихся неотъемлемыми элементами железных дорог. Одним из путей достижения эффективной эксплуатации железнодорожных тоннелей в этих районах является использ

В процессе эксплуатации железнодорожного тоннеля состав воздуха в нем непрерывно меняется и отличается от состава атмосферного воздуха содержанием продуктов сгорания топлива в двигателях проходящих по тоннелю тепловозов, а иногда и содержанием вредных и опасных газов (метан, сероводород), поступающих из окружающей среды. Основными продуктами сгорания являются окиси углерода, углекислота, сернистый газ, водяной пар и другие газы [47]. Воздух в тоннеле, содержащий продукты сгорания топлива, вр

Основными функциями систем вентиляции железнодорожных тоннелей является обеспечение заданных газового и температурного режимов. Эти функции реализуются за счет выбора необходимой схемы проветривания и, в ряде случаев, за счет тепловой обработки воздуха перед подачей его в выработки. Согласно имеющейся классификации на схемы проветривания поперечные и транспортных тоннелей подразделяются продольные, продольно-поперечные [36, 90]. Первые две схемы проветривания в полном объеме реализуются

Вентиляционный режим железнодорожных тоннелей характеризуется значительной зависимостью от метеорологических условий на поверхности. Здесь, прежде всего, необходимо отметить связь вентиляционного режима со скоростью и направлением ветра, а также особенностями рельефа местности, где расположен тоннель [102]. Так, на рис.

1.12 приведены данные, характеризующие изменение количества воздуха в Байкальском тоннеле в зимний период времени [99]. Хотя в общем случае вентиляционный поток имеет

Анализ данных литературных источников, а также результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что одной из причин, влияющей на вентиляционный режим железнодорожных тоннелей, является поршневое действие подвижного состава, результат которого определяет значительное изменение расхода воздуха [1, 35, 99, 104]. Некоторые из результатов измерения величины и продолжительности поршневого эффекта в железнодорожных тоннелях приведены в таблице

1.2. Их анализ показывает, что при

Выше представленный анализ литературных и проектных материалов, а также данных инструментальных измерений на ряде железнодорожных тоннелей РФ дает основание для определённых выводов о требованиях, которые могут быть положены в основу выбора системы вентиляции тоннеля. 1. Во время движения транспортных средств по тоннелю происходит выделение большого количества вредных веществ, затрудняющих безопасную и эффективную эксплуатацию тоннеля. 2. При выборе необходимого количества воздуха, подаваемог

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЯГИ НА ВЕНТИЛЯЦИЮ ТОННЕЛЯ

На вентиляционный режим транспортных тоннелей, расположенных в гористой местности, в значительной степени оказывают влияние метеорологические параметры атмосферного воздуха: температура - taT и её распределение по высоте над местами выхода тоннелей на дневную поверхность (порталы, стволы и т.п.), атмосферное давление Р а т и скорость ветра (у ветр ). К этим выводам независимо друг от друга пришли авторы работ [17, 49, 103]. В первой из них исследовалось влияние метеорологических условий на п

Целью проведения натурных исследований воздушной среды тоннеля является определение аэродинамических и термодинамических параметров воздушного потока в периоды отсутствия поездов в тоннеле. С помощью полученных параметров воздушного потока можно определить количество воздуха, поступающего в тоннель за счет действия естественной тяги. Исследования осуществляются путем выполнения воздушной, термовлажностной и депрессионной (барометрической) съемок тоннеля. Методика воздушной съемки предусматри

В качестве мест расположения наблюдательных станций выбираются следующие точки:

1) поверхность у Южного и Северного порталов тоннеля;

2) точки в тоннеле в непосредственной близости у порталов (отстоящие от порталов на 70-100 метров);

3) точки по длине тоннеля;

4) точки сопряжений тоннеля с другими выработками. На каждом объекте при проведении измерений необходимо наличие следующих условий: 1.При наблюдениях у порталов замеры температуры воздуха поверхности необходимо

В точках и наблюдений поперечная по длине тоннеля съемки. производится При обычной обычная съемке (продольная) воздушные определяется скорость и общий расход воздуха, поступающего в тоннель. Обычная (продольная) съемка проводится в периоды стабильной вентиляции тоннеля. Поперечная съемка проводится в нескольких точках каждого сечения площади тоннеля. При этом определяются профили скоростей воздушного потока по сечению тоннеля, а также динамика изменения скорости воздушного потока в отдельны

2.3 Натурные исследования естественной тяги на Лысогорском железнодорожном тоннеле Натурные наблюдения за параметрами воздушной среды в Лысогорском тоннеле осуществлялись в течение 4-х дней 18, 19, 20 и 21 июня 2009 г. Лысогорский железнодорожный тоннель располагается на линии ТуапсеКраснодар между железнодорожными станциями Чилипси и Чинары. Тоннель проходит под вершиной одного из отрогов горы Лысая, имеющей максимальную высотную отметку 976 м. Высота этого отрога составляет 530 м. Высотная

2.4 Аналитическое определение естественной тяги для условий натурного эксперимента на Лысогорском тоннеле Используя методику аналитического расчета естественной тяги, приведенную в разделе

2.1, и параметры воздушного потока, полученные в результате натурного эксперимента на Лысогорском тоннеле, определим депрессию естественной тяги и количество воздуха, поступающего в тоннель за счет действия естественной тяги. В таблице

2.5 приведены исходные данные, необходимые для расчетов депр

2.5 Характеристика климатических условий района строительства Кузнецовского тоннеля В соответствии с требованиями СНиП 32-04-97 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» температур относительных (примечание к п.

7.28) [79] значения наружного воздуха необходимо период влажностей устанавливать по данным ближайших метеостанций. При этом наблюдений должен составлять не менее 3-х лет. Климатическое описание района Откосная Кузнецовский - Высокогорный сделано по данным метеостанций (МС

2.6 Аналитическое определение естественной тяги для условий Кузнецовского тоннеля Анализ расчетов, произведенных в разделе

2.4, показал, что основополагающим фактором, влияющим па величину естественной тяги, является разность температур воздуха у порталов тоннеля, поэтому для расчета естественной тяги был определен возможный диапазон изменения температур воздуха у порталов Кузнецовского тоннеля. С учетом вышеуказанного был определен диапазон (5°С-40°С в весеннелетний период и -5°С-40°С

2.7 Выводы Натурные и теоретические исследования, проведенные на железнодорожных тоннелях России по изучению естественной тяги и её составляющих, позволяют сделать следующие выводы. 1. Основополагающим фактором, влияющим на величину и направление естественной тяги, является разность температур воздуха у порталов тоннеля. 2. Климатические условия в районе строительства Кузнецовского тоннеля показали, что на формирование температурного поля в атмосферном воздухе значительное периодически влияни

При проведении наблюдений выбираются точки в непосредственной близости от порталов со стороны выхода поезда из тоннеля (основные точки наблюдений) и дополнительные точки со стороны входа поезда (для оценки величины подсоса воздуха и времени существования спутного воздушного потока). Расположение точек наблюдений показано на рис.

3.1. В зависимости от направления движения поездов точки 1 и 2 менялись между собой. Северный портал Южный портал Рис.

3.1. Расположение точек наблюде

Используя вышеописанную методику, определим скорость поршневого напора, создаваемую поездом, движущимся в Лысогорском железнодорожном тоннеле. Расположение и геометрические параметры тоннеля приведены в разделе

2.3. Результаты.измерений представлены в таблице

3.1. Таблица

3.1 Результаты исследования поршневого эффекта в тоннеле Средняя Максимальная Средняя скорость воздуха, скорость скорость м/с воздуха в Замерное Длина поршневого тоннеле до подвижного сечение напора V, прох

Депрессия, создаваемая движущимся поездом, складывается из депрессии лобового сопротивления (с —-U ), депрессией, определяющейся трением 2-S T воздуха в зазоре между поездом и стенкой тоннеля о поверхность локомотива и вагонов Р -1 (острп-—•-—--W ), депрессией, определяющейся (^ мв местными сопротивлениями межвагонных промежутков oпpeдeляющeqcя местными —-W 2 ), депрессией, и расширения сопротивлениями сужения воздушного потока соответственно при входе воздуха в зазор между поездом и стен

Аэродинамическое моделирование - это в первую очередь изучение на моделях в специальных лабораторных условиях аэродинамических явлений, сопровождающих обтекание реальных тел газом в натурных условиях. Аэродинамическое моделирование базируется на теории подобия и анализе размерностей при широком использовании принципа относительности Галилея, который позволяет вместо движения тела в неподвижной среде изучать обтекание его однородным потоком газа. Для аэродинамического моделирования необходимо

Для обработки полученных экспериментальных данных воспользуемся правилами математической статистики [53, 78]. При проведении прямого измерения некоторой величины необходимо: 1. Провести многократные измерения при одних и тех же условиях. 2. Учесть или исключить систематические ошибки. 3. Учесть промахи (или грубые ошибки):

3.1 Прежде всего задаётся определённая доверительная вероятность (надёжность) а.

3.2 Затем из совокупности измерений х ь ..., хп временно исключаем «подозритель

Для определения коэффициента сопротивления выработки ост были произведены замеры депрессии на разных участках (2-7; 3-7; 4-7; 5-7) при различных скоростях движения воздуха. Схема измерения депрессии на участке 2-7 приведена на рис.

3.4. Используя закон сопротивления, который выражает зависимость депрессии выработки от средней скорости движения (или количества) воздуха, можно определить сопротивления участков тоннеля [5, 10]: hy4=Rly4-<=R2y4-Q2> (3-40) где h y 4 - депрессия на из

При проведении эксперимента использовались поезда различной длины, поэтому депрессия участка, где расположен поезд, будет равна: h v,.=h,+hn+h2, (

3.45) где hi - депрессия участка тоннеля от локомотива до датчика приема давления, Па; Ьг - депрессия участка тоннеля от последнего вагона до датчика приема давлетгая, Па; h n - депрессия участка тоннеля занимаемого поездом, Па: h = a .lli?L.r> 2 и "-т и с ср' (

3.46) (

3.47) где ост - коэффициент аэродинамическо

Определим коэффициент сопротивления межвагонного пространства £мв. Для этого необходимо измерить депрессию Ъ[ участка тоннеля с поездом, состоящим из локомотива и четырех вагонов при сцепке с наличием межвагонных пространств, и депрессию h n участка тоннеля с поездом, состоящим из локомотива и четырех вагонов при сцепке без межвагонных пространств. Схемы измерений депрессий на участке 4-7 изображены на рис.

3.8. Таким образом, при первом этапе измерений депрессия участка равна: h, ^ h

Определим суммарный коэффициент формы подвижного состава Сф, объединяющий коэффициент лобового сопротивления с, коэффициенты местного сопротивления сужения £,с и расширения £, воздушного потока на входе в зазор между поверхностью подвижного состава и стенкой тоннеля и на выходе из этого зазора. Для этого измерим депрессию на участке пустого тоннеля hi и депрессию на том же участке с локомотивом и одним вагоном h n . Схемы измерений депрессий на участке 4-7 изображены на рис.

3.10. Так

Используя методику, описанную в разделе

3.3, определим скорость движения воздуха, возникающую в результате движения поезда по Лысогорскому тоннелю. Данный тоннель имеет такие же геометрические параметры, что и Кузнецовский тоннель, поэтому для расчета скорости движения воздуха используем коэффициенты аэродинамических сопротивлений, полученные на аэродинамической модели. Результаты расчетов и исходные данные приведены в таблице

3.15. Таблица

3.15 Исходные данные и результат

Для определения скорости движения воздуха, возникающей в результате поршневого действия поезда, движущегося по тоннелю, воспользуемся методикой, описанной в разделах

3.3 и

3.4. Используя полученные значения скорости движения воздуха, определим величину поршневого напора: h=R T -u2, (

3.95) \ • где RT - аэродинамическое сопротивление тоннеля, Н-с7м ; U - скорость поршневого напора, м/с. Расчет скорости движения воздуха и величины поршневого напора произведен для различных

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОВЕТРИВАНИЮ КУЗНЕЦОВСКОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТОННЕЛЯ

Особенностью эксплуатации рассматриваемого участка железной дороги, включая и Кузнецовский тоннель, является использование дизельной тяги. При этом на участке расположения тоннеля предполагается задействовать для перевозки грузов два спаренных локомотива серии ЗТЭ10М и один локомотив 2ТЭ10М в качестве толкача. В процессе движения подвижного состава по тоннелю будет выделяться значительное количество вредных веществ, которое может привести к нарушению нормальных условий эксплуатации тоннеля [8

Схема вентиляции, представленная на рис.

4.1, ( 4Л 4) относится к полупоперечной схеме проветривания. Для удаления загрязненного воздуха из тоннеля используются два вентилятора, установленные у порталов штольни. Свежий воздух поступает через порталы тоннеля, вытесняя через сбойки в штольню загрязненный воздух, который выбрасывается на поверхность через портал штольни [51, 59]. Основным недостатком данной схемы является необходимость увеличения сечения штольни до 23 м 2 (в н

Схема вентиляции с использованием ствола в центральной части тоннеля и вентиляционного тоннеля, в котором размещаются вентиляторы главного проветривания (ВГП), дает возможность подать в тоннель (или удалить из него) значительные количества воздуха. Если в качестве критерия ориентироваться на максимально-допустимую скорость движения воздуха по тоннелю 6 м/с, то теоретически с помощью данной схемы вентиляции в тоннель можно подать до 600 м /с свежего воздуха. Вместе с тем реализация данной схем

Эффективность работы схем вентиляции, использующих струйные вентиляторы, зависит от их месторасположения в сечение выработки, типа вентиляторов, расстояние между отдельными группами вентиляторов по длине тоннеля. Необходимость размещения вентиляторов в пределах приближения» ограничивает их конструктивные размеры [23]. «габарита 133

В сечение тоннеля у кровли представляется возможным разместить струйные вентиляторы типа JZR 7-22/2 и JZR 9-22/4, выпускаемые компанией «ZITRON» (рис.

4.4,

4.5). Сечение на ПРЯМОЙ Сборная ГОВОРИТ 'С* на ПРЯМОЙ Рис.

4.4. Размещение в сечении тоннеля струйных вентиляторов JZR 7-22/2. Сеиение на ггоямои Сборная / ж / б оьделка ГОВОРИТ *С* на ПРЯМОЙ ^g f / у— > Y ^ с 4 о / i —^^z л О О УаГ.Р.

-,i N ||РР Таблица

4.4 \г* Рис.

4.5. Размещен

Ограничение на размеры струйных вентиляторов и, следовательно, на их технические характеристики обусловило необходимость рассмотреть вариант с размещением струйных вентиляторов в специально созданных нишах (рис.

4.6). Размеры ниш были выбраны таким образом, чтобы в них разместились вентиляторы с максимальными значениями развиваемого импульса силы, т.е. вентиляторы типа JZR 16-90/6 [76]. Выполненные расчёты дали возможность установить технические характеристики схемы вентиляции, исполь

В связи с определённой сложностью сооружения ниш после щитовой проходки тоннеля и возведения секционной обделки был рассмотрен вариант размещения вентиляторов в галереях, сооружённых у порталов тоннеля. Преимуществами этого варианта является возможность такой компоновки вентиляторов в увеличенном по сравнению с сечением тоннеля сечении галереи, при которой они будут находиться на расстояниях (0,5 -

1) диаметра выходного отверстия вентилятора от границ струи до поверхности кровли или сте

Принципиальная схема вентиляции за счёт работы вентиляторов, установленных в вентиляционных зданиях у порталов, приведена на рис.

4.9. Определённое отличие этой схемы от используемой в нашей стране системы Сакардо состоит в том, что выпуск вентиляционной струи осуществляется не 143 через щель постоянного раскрытия, расположенную по периметру сечения тоннеля, а через отверстие, находящееся в верхней части тоннеля [20, 97]. При этом воздушный поток поступает из вентилятора в отверстие чер

Экономическая оценка различных вариантов схем вентиляции тоннеля выполнена на основе расчётов стоимости оборудования, выполнения строительно-монтажных работ и проходческих работ. При этом цены на импортное оборудование были взяты из соответствующих прайс-листов и коммерческих предложений (таблица

4.8), а сметная стоимость СМР и проходческих работ определена по объектам-аналогам (таблицы

4.9 -

4.12). Перевод евро в рубли осуществлялся по курсу 1 евро = 39,6 руб. (курс на 11 я

Автоматическая система управления вентиляцией (АСУВ) является частью автоматической системы управления технологическими процессами (АСУТП) при эксплуатации Кузнецовского тоннеля. Целью создания АСУВ является обеспечение безопасной и эффективной эксплуатации тоннеля, гарантирующей нормативные концентрации загрязняющих веществ в воздушной среде при минимальных энергетических затратах на организацию проветривания. Основными задачами АСУВ являются: 1. Контроль над состоянием воздушной среды в тон

4.8 Определение узловых параметров для организации функционирования автоматической системы управления вентиляции Под узловыми параметрами АСУВ будем понимать такие физические и технологические параметры, которые в наибольшей степени определяют аэродинамические и газодинамические процессы при эксплуатации тоннеля и от которых зависит выбор режимов работы системы вентиляции. Основными параметрами, определяющими вентиляционный и газовый режимы Кузнецовского тоннеля, следует считать [4, 95]: 1. И

4.9 Обоснование режимов работы автоматической системы управления вентиляцией Выше сформулированы принципы функционирования АСУВ Кузнецовского тоннеля и установленные узловые параметры использованы при разработке алгоритма управления системой вентиляции (рис.

4.12). Алгоритм управления основан на реализации 24 вентиляционных режимов, отличающихся принятыми интервалами между поездами, соответствием (или несоответствием) направления движения поездов направлению действия естественной тяг

В результате вышеприведенных исследований и экономических расчетов можно сделать следующие выводы. 1. В связи с отсутствием возможности снижения содержания вредных примесей в воздухе до нормативных значений основной задачей вентиляции является максимальная очистка воздушной среды от продуктов сгорания Вентиляция штольни ^ У с л о в и я реа\^ лизации топлива перед входом в тоннель каждого следующего поезда, т.е. вентиляция должна строиться на «компенсационном принципе». 2. Анализ затрат, нео