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1、消声器的设计|消声器设计方式由于我国目前对消音器的设计，还没有统一的标准规范可以遵照执行，大多 数厂家均根据自己的经验来设计制作，且技术又相对保密的。因此本消音器的设 计，经查阅大量资料，采用科学院声学研究所马大猷教授等人提出的小孔喷注噪 声极其控制理论，采用节流降压与小孔消音的原理结合现场实际情况来设计解决 环境噪声超标的难题。消音器的工艺参数为：蒸汽排放绝对压力：40 kg/ cm2，排汽温度：390C，蒸 汽比容p： 0.0721 m3/ kg，排汽流量Q： 8t /h；噪声达到110dB以上，要求消 音器的噪声小于85dB的环保要求。一、设计原理。复合式小孔喷注消音器是利用节流作用降低
2、小孔喷注前的驻压，预先消耗部 分声能，再dB与小孔降噪相结合，达到较高的消声量；其原理是利用节流降压 与小孔喷注两种消声机理，通过适当结构复合而成的。1. 小孔喷注消音器小孔喷注消音器的设计机理是根据科学院声学研究所马大猷教授等人提出 的小孔喷注噪声极其控制理论，从发声机理上使它的干扰噪声减少，由于喷注噪 声峰值频率与喷口直径成反比，若喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将丛低频 移向高频，于是低频噪声被降低，高频噪声反而增高，当孔径小到一定值（达到 mm级），实验表明，当孔径W4mm时具有移频作用，喷注噪声将移到人耳不敏感 的频率范围（听觉最敏感的区域2505000赫兹）；根据这一机理将一个大的
3、喷 口改为许多小孔来代替，便能达到降低可听声的目的。从实用角度考虑，孔径不 能选得过小，因为过小的孔径不仅难于加工，同时易于堵塞，影响排汽。一般选 用直径 13mm 的小孔为宜。2. 节流降压消音器节流降压消音器是利用节流降压原理而制成的。根据排汽流量的大小，适当 设计通流截面，使高压气体通过节流孔板时，压力都能最大限度地降低到临界值。 这样通过多级节流孔板串联，就能把排空的一次压降分散到若干个小的压降。由 于排汽噪声功率与压力降的高次方成正比例，所以把压力突变排空改为压力在消 音器内就逐渐降下来再排空，这样能使消音器内流速控制在临界流速下，不致产 生激波噪声，压力在最大限度地降到临界值，使消
4、音器获得较好的消声效果。同 时节流降压后小孔喷注层的驻压大大变小，小孔喷注层强度设计所需的壁厚也大 为减薄，这样给小孔喷注层的钻孔加工减小难度。 消音器入口处的压力通常是给定的，当排放压力较高时，为了取得所需的消声值， 经过几次节流降压，使汽体进入小孔喷注前的压力由消音器入口处的压力P1按 比例降低设计；通常情况下，节流降压消音器的各级压力选择为等比级数下降， 设节流孔板级数为n临界压力比为q （qV1），可得：（1） 根据气体状态方程、连续性方程和临界流速公式，由资料可知节流装置的通流截 面，可按下式计算：（2）式中：S1为节流面积（cm2）;G为排放气体的质量流量（t/h）；VI为节流前气
5、体的比容（m3/kg）,P1为节流前气体的绝对压力（kg/ cm2）；M为保证排汽量的截面修正系数，通常取1.22.0,二、结构设计根据上述原理，经综合分析，本消音器考虑采用节流降压与小孔喷注相结合 的结构，首先为保正小孔喷注有良好的消音效果，据资料2上的经验数据表明， 将小孔喷注层的驻压确定为510kgf/cm2，则小孔喷注将获得较好的效果；再根 据预定的小孔喷注层的驻压及1式，就可确定消音器节流降压所需要的级数。1）节流前后的降压比q值的确定节流前后的压降比q值的取值，对高压排放的节流降压装置，通常按临界状态或 亚临界状态设计；根据资料1，临界状态下，过热蒸汽的压降比为q=0.546，q
6、值过大，各级压力降低缓慢，所需节流级数增多，致使消音器体积增大；q值过 小，不能有效地把流速控制在临界流速下，仍会产生强烈的激波噪声，会使消音 器的性能下降。由于本消音器的气源压力较高,按接近临界状态选取各级压强比， 经查阅有关资料，按亚临界状态设计比按临界状态设计的的消音效果好，因此本 设计采用亚临界状态设计，取q=0.45；取小孔喷注层的驻压为8.1kgf/cm2，则 根据1式，需要的节流孔板级数为n=2。2）节流降压层及小孔喷注层开孔面积及参数的确定根据科学院声学研究所的研究证明，只有当小孔总面积与排气管截面积之比为 1.6时，才能使排气管排气无阻，因此修正系数p取1.66；由式（2），
7、根据给 定的设计参数，通过计算第一级节流孔板的通流面积为S1=7.65 cm2,为了便于 实际加工而不影响消音器性能，本设计的穿孔直径取为d=6mm,即得第一级穿孔 数N1=27个，实取28个；在计算出第一级节流孔板通流面积S1后；由于各级降 压后汽体温度可考虑为近似保持不变（气流在消音器器中流动，流速很高，气体 来不及与外界发生热交换即排出），则其它各级的计算与第一级相同，各级计算 结果列表如下：各级节流降压小孔喷注复合消音器设计参数级数单位I II III进口压力 Kg/cm2 40 18 8.1通流面积 S cm2 7.65 17 37.8比容 cm3/ Kg 0.0740 0.1526
8、 0.3179压降比 q 0.45 0.45孔径d mm 6 4 3孔数 n 27 135 5353）消音量的计算、根据资料（3），节流降压的消声量按下式计算式中k经验修正系数，取0.90.2；取0.9P1消音器入口前排气压力kg/cm2，取40 kg/cm2p0环境大气绝对压力kg/cm2，取1.033kg/cm2。n节流级数。则=10X0.9Xlg =16.4dB、小孔喷注消音器辐射的消声量，根据资料（3）按下式计算： =27.5-14.3=13.2 dB 其中：D为小孔孔径mm。通过上述计算本消音器经节流降压及小孔喷注消音后的消声量为 16.4+13.2=29.6dB则消音器的排放噪声110 dB减去消音器的消声量，尿素CO2压缩机的主蒸汽排 放噪声经消音器消声后产生的噪声为80.4dB，小于国家环保的规定，因此本消 音器的设计满足现场实际的需要。总之，由于本人对消音器的设计还缺乏经验，虽然理论上计算满足了生产实际的 要求，是否能达到理论上的计算结果，还有待消音器实施安装后经实践的检验。版权所有：连云港市宏庆电力辅机开发有限公司
