Способ регулирования теплового режима железнодорожных тоннелей в зимний период

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проветривания железнодорожных тоннелей (жт) в условиях сурового климата. Цель изобретения - сокращение энергетических затрат на подогрев воздуха. Под действием поршневого эффекта от движущихся поездов и под действием естествен- 1 ной тяги в ЖТ подают наружный воздух. К одному из порталов (П) ЖТ при отсутствии движения поездов подают подогретый до положительной т-ры воздух и отводчт его наружу через другой П. При этом до подачи подогретого воздуха определяют направление движения воздуха по ЖТ под действием естественной тяги. Часть воздуха из сечения ЖТ с положительной т-рой забирают из ЖТ и подают к П, через который осуществляется подача наружного воздуха в ЖТ. Затем эту воздуха подогревают , подают в ЖТ и смешивают с наружным воздухом, поступившим в ЖТ. Расстояние 1Се от П, -к которому подают подогретый воздух, до места забора воздуха из ЖТ определяют по приведенной в описании зависимости. Величина 1С6 увеличивается с понижением т-ры воздуха, подаваемого в ЖТ поездом при поршневом эффекте те, что определяет необходимость ее изменения при различных т-рах наружного воздуха . 1 з.п.ф-лы, ил. с $ (Л О ю 1 1 ND СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК

А1 (19) (1I) SU (51)5 Е 21 F 3/00, I /00

)ng(() c ()

r,, () 1), ") . () )

1)-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4656091/03 (22) 27. 02. 89 (46) 15. 02. 91. Бк(л. У 6 (71) Ленинградский горный институт им. Г. В. Плеханова и Ленинградский государственный проектно-изыскательский институт транспортного строительства "Пенметрогипротранс" (72) С. Г. Гендлер, С, Е. Беспалов, Ю, M. Горшков, В. A. Соколов и Э .М. Юш ковский (53) 622. 445 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N I 141204, кл. Е 21 F 1/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1(9 1090886, кл. Е 21 F 3/00, 1982. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО

РЕЖИМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ TOHHEJIEA В

ЗИМНИЙ ПЕРИОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для проветривания железнодорожных тоннелей (ЖТ) в условиях сурового климата. Цель изобретения — сокр ащение э нер гети че ских затрат на подогрев воздуха. Под действием поршневого эффекта от движущих1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для проветривания железнодорожных тоннелей в условиях сурового климата.

Цель изобретения — сокращение энергетических з атрат на нодо гре в воздуха, На чертеже иэобра)((ена схема, реалиэукщая способ °

2 ся поездов и под действием естествен ной тяги в ЖТ подают наружный воздух.

К одному иэ порталов (П) ЖТ при отсутствии движения поездов подают подогретый до положительной т-ры воздух и отводят его наружу через другой

П. При этом до подачи подогретого воздуха определяют направление движения воздуха по ЖТ под действием естественной тяги. Часть воздуха иэ сечения

ЖТ с положительной т-рой забирают из

ЖТ и подают к П, через который осуществляется подача наружного воздуха в ЖТ. Затем эту часть воздуха подогревают, подают в ЖТ и смешивают с наружным воздухом, поступившим в ЖТ.

Расстояние 1с от П, к которому подают подогретый воздух, до места забора воздуха иэ ЖТ определяют по приведенной в описании зависимости. Величина 1 gg ff ÂÐëè÷è eeò ñÿ с понижени ем т-ры воздуха, подаваемого в ЖТ поезд м при поршневом эффекте те, что определяет необходимость ее изменения при различных т-рах наружного воздуха. 1 з. п. ф-лы, I ил.

Способ регулирования теплового режима железнодорожных тоннелей в зимний период включает подачу наружного воздуха в тоннель под действием поршневого эффекта от движущихся поездов и под действием естественной тяги, подачу нагретого до положительной температуры воздуха к одному из порталов тоннелей при отсутствии движения по1:. 7723

1rI (1 — . ) (!) 0,8 Г.я

>и

860 С 6 Pi>Q с gU

e3дов в тоннеле и отвод заг1>я.>пенного .с ЗДУХа ЧЕРЕЭ ДРУГОЙ ПОРтаЛ тОШ>Е;1Я.

П?эи этом перед подачей подогретого до положительной температуры воздуха к одному из порталов определяют направление движения воздуха по тоннелю под действием естественной тяги. Затем часть воздуха из сечения тоннеля с положительной температурой воздуха !О где g - количество воздуха, поступаю- !5 шее в тоннель при поршневом действии поезда, м /с1

U - периметр тоннеля > м;

М. — коэфф>сциент теплоотдачи, Вт/м2 ОС;

2С?

IUIoT ilo cT ь воздуха Опрс>11<эля емая нри температуре 0,5 г кг/м темп»рая ура воздуха, п<>да>>а»мого в тоннель поездом при 25

О поршневом эффекте, С;

7 - с:редняя температура обделки тоннеля на момент захода Ilo езда в тоннель, С;

О

С . - .эффективная теплоемкость воз- 30

0 щ ха, кДж/кг С;

0 101

=1+2,5Р (0,004t„+0,25) — влажнос l ь 1>oçäóõe, доли ед;

Р - б арол<етрическое давление, МПа.

Ерол<е того, воздух из сечеш>я то писляя с положит ел ьной те мпер атурой возду са подают к порталу, имеющему по сравнению с другим порталом мен<.шую

;:ысотную отметку относительно уровня

>оря.

Величина 1 Гв увеличивается с поник нием температуры t, что определяег необходимость ее изменения при различных температурах наружного возÄIy>< а.

Схема вентиляции включает железнодорожный тоннель 1, портал 2, имеющий минимальную высотную отметку оТносительно уровня моря, портал 3, . 0

<ятольню 4, сбойки, расположенные полизи порталов 5, сбойки 6, ствол 7, подходную 8, вентиляторы ВМ-12 9, калориферы 10, вентилятор ВОМД-24 11, эжекционные устройства 12, регул>.ру>о-,„ щие заслонки 13, дополнительный калорифер 14, вентиляционную дверь 15.

В зимний период воздух под действием естественных факторов перемещазабир;н г из тонне.ля и подают к порта>>у, че!»э которнй 0(уг1ест>33>яется подача наружи >го воздуха 13 тоннеllI, .Затем подо гре>>лют эту часть I>oçJIóõà и подают < е н тонпесь, Прич< м рас т яние от портала, к которому подаюг подо peтый воздух, до места забора воздуха иэ тоннеля определяя>т из следующ го выраже ния;. ется по желе энодорожному тоннелю от од> ого портала к другому, Если при этом превалирующее влияни» оказь<вает гр>»итационная со<.та;-.<1яющ»I ec Tpc.т-.

1<епной тяги, то движение воздуха про1><.; oäHT >т нижне> о к более высокому

>у > г, е. с>T порт=. Ie< ? к 1>r>pz a i 7 <, !i с. .<. T»< . Гв< пи<>е д1> ьж<>ние в О 3 ц, хз в с лезнод<э!>с>жно<> тош;eJle накла>> II< d .я II«1>L IH»Boe дс йствие подвижных средс ть, при котором также проис— х<>цит подача наружного воздуха в тоннель, приводящая к многократному уI>e

>п><>е>>.1<с> возлухообмена, что усиливает процесс охлаждешгя пород вокруг тонll<ля, с помощью вентиляторов 9 на участке длиной 1, определяемой по формуле (1), о<-.ущес твля ется рециркуляциош>о» qr>H>I eHHe воздуха, Для это>о репу> .;рующая заслонка З в сбойке б> от; To>lùål> на р эсстояние не меньШ» С р 1< М ?св 0 < ПОР ГаЛа у ОТК?>ЫВ<1С 1 СЯ ° ся.

Воздух из rечсгния тс«неля с. поло— жител>-iloA гемпературой воздушной сре— ды пода» гся <эентиляз о!>ол> 9 в штольню

4, а затем в сбойку 5 у портала тоннеля !, где в калорифере 10 ос ущеoòHHÿe-.с я pl о подогрев до температуры, обеспечивающ»й после смешивания этой ча с ги в о зд уха с н аружным воздух-. омм IIOJlo c JI Hy><> температ) ру вентиляционно>-о потока. В этом случае вклю енное эжекционное устройство > 2 г>ортяла 3 работает в направлении, противоположном движению воздуха по тоннелю 1, снижая тем самым его общее количество. Регулирующие заслонки 13 ьп всех остальных сбойках б закрыты, Также закрыта вентиляционная дверь

l 5, а вентилятор 1 выключен. Регулирующая заслонка 13 в сбойке 5 у портала 3 открыта настолько, чтобы обесп.=.MHTь за счет действия гpBHHTBIIHoH

2 7723 6

) используются для перераспределения воздуха по крыльям тоннеля.

Пример. Определяют температуру, подо-рева воздуха, забираемого иэ

5 тоннеля и подаваемого к одному иэ порталов, и расстояние от портала до места забора воздуха из тоннеля при температурах наружного воздуха

=-)5 и -30 C. Установлено, что количество воздуха, движущееся по тоннелю за счет действия естественной тяги о =80 м /с, а при влиянии порш:н1 ) вого эффекта Q =250 м /с. Перимет, 0 тоннеля 21 с, его длина 7 км. Принято, что коэффициент теплоотдачи составляет 15 Вт/(м ° С), барометричес2 о кое давление 0,093 NIIa, влажность воздуха 0,8. Количество воздуха, за20 бираемое из тоннеля, состаляет

=60 м /с, а необходимая температура тоннельного воздуха по:-..ле смешения подогретого и наружного воздуха должна быть равна 5 С °

Решение, Определяют температуру подогрева воздуха, эабираемого из тоннеля С ец, Из формулы имеют ь

РЕЦ = II Q (И о)

=5 + — — (5+15) = 32 С;

SO о

Ре4 60

=5 + -- (5+30) = 52 С.

80 „о

Р Ц 60

Вычисляют длину. Находят температу35 ру воздуха

40 ) 52 60 — 30 250 о н 310 о„

При значениях t -6 и — 14 С опреII ел"ют Ов и Св

4 a) )6 =1, 22 кг/м

0, I0 I

О, 093

СВ 1+2, 5 0,8 (-О, 004 6+0, 2 :)

9 б) t)g =1,34 кг/м

1 49 кДж/кг С

О 101

Е

0i 093

С = I 12, 5 О, 8 (-О, 004 14+0, 25) 1,42 кДж/кг С.

По формуле полу чают

О,R

1п (1+

0,8

1п (I+

860 ),49 ° I 22 250

)5 2) б) 860 ) 42 ) 34 350

15 2) 6 — -)!

l4

-- ) IO

680 и;

1170 м.

16 ного портала проветривание левого крыла штольни.

При изменении направления действия естественной тяги, например, от портала 3 к порталу 2, рециркуляция воздуха осуществляется через одну из сбоек 6 и сбойку 5 у портала 3 с помощью установленного в ней вентилятора 9. IIoдогрев организуется калорифером 10 расположенным в этой сбойке 5, В этом случае работает эжекционная установка 12 на портале 2.

Величины расстояний 1 от портала до сбоек 6, через которые воздух подают в штольню 4, зависят от температуры наружного воздуха ° В случае, если понижение температуры столь значительно, что 1 в оказывается больше, чем длина тоннеля, то подогрев воздуха, поступающего в штольню 4, осуществляется с помощью дополнительного калорифера !4, установленного в сбойке 6.

Если выполненные измерения свидетельствуют об отсутствии естествен— ной тяги, то с помощью вентилятора 9 воздух из тоннеля 1 необходимо направлять к нижнему порталу 2, где в калорифере 10 осуществляется его подогрев. Это способствует развитию гра витационной составляющей естественной тяги и приводит к движению воздушных масс от портала 2 к порталу 3.

В летний период проветривание тоннеля 1 осуществляется через ствол 7 и подходную 8 с помощью вентилятора

11. При этом вентиляционная дверь ) 5 открыта,, а ре гулирующие заслонки 1 3 во всех сбойках 6 закрыты, а в сбойках 5 открыты настолько, чтобы обеспечить минимально необходимый воздухообмен в штольне 4. Эжекционные установки 12 на порталах 2 и 3 тоннеля

32 60 — ) 5 250 о а) t — -6 С

310 627723

10 де С в - эффективная тепло емкость воздуха, кДж/кг С, 15

Формула изобретения

Применение способа проветривания железнодорожных тоннелей обеспечивает по сравнению с известными способа- ми следующие преимущества: воэможность предотвращения обмерзания обделки тоннеля и развития процессов наледеобразования; гибкую схему вентиляции при максимальном использовании для проветривания естественных .факторов; снижение энергетических затрат на вентиляцию и подогрев воздуха; отсутствие туманообразования в припортальных частях тоннеля, от портала, к которому подают подогретый воздух, до места забора воздуха из тоннеля определяют из следующего математического выражения

860 Св Рв0 ОВ

1Сб g О т„

С =1+2,5$ (0>004t и +0>25) р >

101

1. Способ регулирования теплового режима железнодорожных тоннелей в зимний l1BpHOQ включающий 11OQBBQ ружного воздуха в тоннель под действием поршневого эффекта от движущихся поездов и под действием естественной тяги, подачу нагретого до положительной температуры воздуха к одному из g5 порталов тоннеля при отсутствии движения поездов и отвод его наружу через другой портал тоннеля, о т л и ающи йс я тем, что, с цельюсокращения энергетических затрат на подогрев воздуха, перед подачей подогретого до положительной температуры воздуха к одному из порталов определяют направление движения воздуха по тоннелю под действием естественной тя35 ги, затем часть воздуха из сечения тоннеля с положительной температурой воздуха забирают из тоннеля и подают к порталу, через который осуществляется подача наружного воздуха в тон — 40 нель, затем подогревают эту часть воздуха, подают ее в тоннель и смешивают с наружным воздухом, поступившим в тоннель, причем расстояние влажность воздуха, доли ед;

P y - барометрическое давление, МПа;

18 плотность воздуха> определяемая при температуре

0,5tu> кг/м

Q - количество воздуха, поступающее в тоннель при поршневом действии поезда, м /с;

0(— коэффициент теплоотдачи, Вт/M ° С;

U - периметр тоннеля, м; температура воздуха, подаваемого в тоннель поездом о при поршневом эффекте, С;

T> - средняя температура обделки тоннеля на момент захо" да поезда в тоннель, >С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, возцух из сечения тоннеля с положительной температурой воздуха подают к порталу, имеющему по сравнению с другим порталом меньщую высотную отметку относительно уровня моря.

1627723

12

Сос тавитель Л. Серова

Техред Л.Олийнык

Корректор Н.Ревская

Редактор «1.5асарда

Заказ 325 Тираж 278 Подглсное

ВНИИПО I îñóäàðñòâeííoãî комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. У кгород, ул. Гагарина, 101