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1、Y 1 2 1 1 492分类号；密级：U D C：编号：工学硕士学位论文高温高j匠r；水水下I排放同皿同JJ、】1卜似 降噪方案研究硕士研究生：刘现星 指导教师：韩伟实教授 学位级别：工学硕士 学科、专业：核能科学与工程所在单位：核科学与技术学院 论文提交日期：2007年2月26日 论文答辩日期：2007年3月9日 学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要高温高压水直接排空时会产生强烈的喷注噪声，向水中直接排放时，会产生强烈的空化噪声，从而产生噪声污染。本论文的核心问题是如何对高温高压排放水进行处理，降低噪声 的产生，并使之减小到容许的水平。在对高温高压水临界两相流，喷 射
2、泵工作原理，排放噪声产生机理进行充分分析和研究的基础上，结 合对紧凑性的要求，提出了一种新的排放方案，即高温高压排污水通 过喷射泵引射冷却水，利用空化的滞后性，在大规模汽化前发生对排 污水进行有效冷却，减少汽泡的产生。在喷射泵后添加消声器，进一 步降低噪声。本文对喷射泵和消声器进行了设计。通过ANSYS建模，利用流 体计算软件FLUENT对喷射泵性能及消声器阻力性能进行了计算分 析；利用声学计算软件sYSNOIsE对消声器的声学性能进行了计算与 分析，为增强冷却效果，减少结构阻力损失，提高消声器消声性能指 出了研究方向。通过实验对方案的可行性进行了验证。方案既可用于 解决动力装置中由于高温高压
3、水的排空而产生的强烈噪声污染，也可 用于解决高温高压水水下排放产生的噪声问题。论文的研究对解决高 温高压水排放时产生的噪声污染，改善船员工作环境，提高舰船作战 能力具有重要的意义。关键词：高温高压水；喷射泵；消声器：传递损失；阻力损失哈尔滨工程大学硕士学位论文AB STRACTWhen high temperature and high pressure water directly discharge into the air or water，intense jet noise or cavitating noise would cause serious noise pollutionT
4、his paperS key thing is to treat the high temperature and high pressure water，reduce the genermion of noise to a reasonable level After fully investigation and analysis to critical flow，principle of jet pump and mechanism of nosie generation，accompanied with the compact requirement，this paper put fo
5、rward a new discharge scheme， that is passing high temperature and high pressure water through a jet pump，indrafiing cooling weater，then the mixing water flows through a mufflerWith evaporationS sluggish property，the high temperature water is cooled before large scale vaporation happens，which reduce
6、s the noise generationJet pump and muffer were designed in this paperThe models which created in ANSYS were guided into numerical simulation software FLUENT and SYSNOISE，then dynamic characteristic of jet pump， resistence property and acoustic performance of muffer were gained Several relevant model
7、s were also computed with the softwaresTheresults showed directions of improving the cooling effects and acoustic attenuationExperiments were carried out in order to verify the effects of the discharge schemeThe scheme could not only be used to eliminate the intense noise pollution that generates fr
8、om high temperature and high pressure waterS air discharge，but also be used to solve the noise that generates from high temperature and high pressure waterS under water dischargeThe study has significant influence on elimimating noise哈尔滨工程大学硕士学位论文pollution，improving sailorsworking environment and en
9、hancing thewarshipsbattle effectivenessKey words：High temperature and high pressure water；Jet pump；Muffler；Transmission loss；Resistence loss哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的 指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、 数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对 应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方
10、式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。作者(签字)：重!阻墨。日期：汐i)!年弓月8 Et哈尔滨丁程大学硕士学位论文第1章绪论11课题的研究背景在能源动力、石油化工、民用舰船及军用舰艇上以蒸汽为工作介 质的常规动力装置和核动力装置中，存在着很多高温高压水的工作场 合。当动力装置所需负荷降低，供给的高温高压水水量超过了在额定 负荷下所需的水量，多余的水就需要向外界排放；为保持水质，保证 动力装置安全、高效地工作，锅炉及蒸汽发生器需要定期排污m，在 特殊工况下，当排污水量超过设备排污水处理能力或排污水处理设备 不能正常工作时，高温高压排污水也需要向外界排放。如果直接向大 气环境排放，
11、高温高压水在排出的瞬间闪蒸成高速的蒸汽流，高强度 的湍流会产生很强的喷注噪声，噪声级可达150dB左右m，造成了严 重的噪声污染。对发电厂和工厂，高强度的噪声会危害职工的身心健 康，对环境产生巨大的负面影响。对舰船，高温高压水需向海水中直 接排放，在低压海水环境中会闪发成大量的汽泡，经过周围海水的冷 却后汽泡破裂，会产生高强度的空化噪声，这不仅会降低船员的工作 效能，对作战舰艇来说，在海水中产生的噪声，危害是致命的。因此 对高温高压水进行有效处理，减少乃至消除噪声的产生是一个很有意 义的课题。12相关领域研究动态高温高压水的排放，出口为汽液两相临界流，流动比较复杂。高 温高压水排放之所以产生强
12、烈的噪声，主要是由高温高压水的高温和 高压特性引起的，所以降低乃至消除噪声的产生，要从降温降压两个 方面进行考虑。如果在排放前就对高温高压水进行冷却，然后再进行排放，就能1哈尔滨-程大学硕士学位论文从根本上解决噪声的产生。因此可以采用高温高压水通过换热器冷却 降温，然后进行排放的方法减少噪声的产生。但是由于在换热管内流 动的是高温高压流体，为了保证换热器的工作可靠性，换热管的壁面 必须保证一定的厚度，即使采用强化换热的方式，换热效率也非常有 限；排放流体的温度不能太高，有一定的限值，这就需要比较大的换 热面积和冷却水量，上述因素使得换热管的尺寸比较大，相应换热器 的体积和重量也比较大，鉴于舱室
13、的空间有限，使得这种方案的应用受到一定的限制。文献【2】提出了一种经二次节流将高温高压水变成低压水，经分离 罐使闪蒸的蒸汽扩容降压，气体和液体分别排放的方案。在这种方案 中，未闪发的水重复利用，闪蒸汽体向大气排空处理。这种方案的特 点是有一部分高纯度的水能够回收利用，蒸汽排放噪声声压级比较小，不过闪发室所占用的空间比较大，需要在管路上安装节流装置；回收 水增加了相应的管路，也需要占用一部分空间；节流装置和阀门的增 加也降低了系统的工作可靠性。本文研究的核心是在保证系统装置不占用太大空间的前提下有效 地降低高温高压水排放产生的噪声。13方案的提出一个声系统的构成包括声源、传播途径和接受器三个环节
14、。在确 定噪声控制措施时，应从以下三个环节进行考虑：第一，从声源上根 治噪声：第二，在噪声传播途径上采取控制措施；第三，在接受点采 取措施。就所研究的内容来讲，排除了从上述第三个环节对噪声进行处理 的可能。对噪声进行控制，只能从声源上和噪声传播途径上采取控制 措施。从声源上根治噪声，这是一种最积极有效的措施。排放水排放时 之所以会产生噪声，在于高温高压特性，其中主要原因的是高温特性， 只要对高温高压水进行降温降压，然后再进行排放，这样就消除了噪2哈尔滨工程大学硕士学位论文声源，从而在根本上解决了噪声的产生。 如果由于条件的限制，从声源上降低噪声难以实现时，就需要在噪声传播途径上采取控制措施。采
15、取声学控制技术，转移噪声的产生 位置，对排放水进行消声处理，降低噪声的功率水平，使之达到所允许的噪声水平。由于水和空气的密度以及声波的传播速度存在着巨大差异，两种 介质的声阻抗率差别很大。一种介质中的噪声源产生的噪声透过气液 交界面透射到另一种介质中去的能量是非常小的。将高温高压水由向 大气排放改为向水中排放，利用水和空气界面的透射损失，同时采取 有效措施降低高温高压水水下排放产生的噪声，就可以大大降低辐射 向大气环境中的噪声。一般来说，在流体流动过程中，当压力降低到相应温度下液体的 汽化压力时就会产生空化，这是一个蒸发的过程；当液体压力超过相 应温度下液体的汽化压力(局部汽化压强)时，就会产生冷凝。但是， 因为缺少能产生汽泡的核心”“，而表面张力又阻碍汽泡的生成，并由 于传热困难和其他原因，所以汽化过程可能推迟。文献6】提到，空化 过程中的相变是
