Tünel yangınlarında jet fanların konumu - hava iletim yönü ve fan hızının tahliyeye etkisinin simülasyon ile incelenmesi
Investigation of the effect of jet fans position, air transmission direction and fan speed on discharge in tunnel fires by simulation
Yazar: MEHMET BAŞIBEYAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜSAME DEMİR
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında eğimli bir tünel yangınında jet fanların konumu, hava iletim yönü ve fan hızının tahliyeye etkisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yazılımı ile incelenmiştir. Tüneller coğrafi engebelerin aşılıp, buna bağlı mesafelerin azalmasıyla hayatımızın büyük bir parçası olan ulaşımı kolaylaştırmaktır. Tünellerde çıkan yangın ve kazalarda çok ağır sonuçlar meydana gelmektedir. Yangınlarda ölümlerin en büyük sebebi çıkan duman gazlarının entübe (solunması) ile oluşmaktadır. Tünelde araçlardan çıkan emisyonları düşürerek acil durumlarda çıkan sıcak dumanları kullanıcılardan uzaklaştırılmalıdır. Bu tez çalışmasında Erzurum ve Rize arasında yapılmakta olan Kırık Tüneli için basınç kayıpları, jet fanların sayısı, debisi, hava iletim yönü belirlenmiştir. Tünel 7091 m boyunda at nalı kesitindedir. Ayrıca tünelin %-4,75 eğimli olduğu ve bu eğime göre geometri oluşturulmuştur. 709 m için tünel modellenmiştir. Tünelin çok uzun olması sebebiyle tünelin çıkış kısmında özellikle dumandan etkilenme oranı yüksek olacağından dolayı çıkış kısmının analizleri yapılmıştır. Amaç tünelde bir araç yangını durumunda daha hassas analiz sonuçları elde etmektir. Kırık Tüneli için 30 MW ve 100 MW yangın yükü için analiz yapılmıştır. Konumuna göre yerleştirilen jet fanların debileri %50 ile %75 artırıldı ve azaltıldı. Böylelikle her yangın gücü için 5 durum belirlendi ve duman tahliyesi simülasyon ile incelendi. Farklı jet fan debilerine göre tünelde meydana CO, CO2, hız, görünürlük ve sıcaklık durumları analiz sonucunda belirlenmiştir. Yapılan simülasyon sonucunda 30 MW ve 100 MW yangın yüklerinde belirlenen jet fan debileri ile havalandırma sistemleri yangın esnasında duman tahliyesini gerçekleştirebilmiştir. Fakat bu yangın yükleri için %50 ve %75 debi azalttığımız jet fanların itki kuvveti yetersiz kalmıştır.

Abstract:
In this thesis, the effects of the jet fans position, air direction and fan speed on the evacuation in an inclined tunnel fire were investigated with Computational Fluid Dynamics software. Tunnels are to facilitate transportation, which is a big part of our lives, by overcoming geographical obstacles and reducing the distances associated with it. Fires and accidents in tunnels have severe consequences. The most significant cause of death in fires is caused by intubating (breathing) the smoke gases. By reducing the emissions from the vehicles in the tunnel, the hot fumes that come out in emergencies should be removed from the users. This thesis determined the pressure losses, the number of jet fans, the flow rate, and the air transmission direction for the Kırık Tunnel, which is being built between Erzurum and Rize. The tunnel is 7091 m long and has a horseshoe section. In addition, the tunnel has a slope of -4.75%, and the geometry was created according to this slope. The tunnel is modeled for 709m. Because the tunnel is very long, the analysis of the exit section of the tunnel was made since the rate of exposure to smoke would be high, especially in the exit section of the tunnel. The aim is to obtain more precise analysis results for a vehicle fire in the tunnel. Analysis was performed for 30 MW and 100 MW fire loads for Kırık Tunnel. The flow rates of the jet fans placed according to their position were increased and decreased by 50% to 75%. Thus, five situations were determined for each firepower, and smoke evacuation was analyzed by simulation. According to different jet fan flow rates, CO, CO2, velocity, visibility, and temperature conditions in the tunnel were determined as a result of the analysis. As a result of the simulation, the jet fan flow rates determined at 30 MW and 100 MW fire loads and ventilation systems were able to perform smoke evacuation during a fire. However, the thrust of the jet fans, for which we reduced the flow rate by 50% and 75% for these fire loads, was insufficient.