消音器安排揣度书

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Tag:  消音器第 1 页 共 5 页 消音器设计计算书 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
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  第 1 页 共 5 页 消音器设计计算书 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:390℃,蒸汽比容ρ: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≤4mm 时具有移频作用,喷注噪声将移 1 第 2 页 共 5 页 到人耳不敏感的频率范围(听觉最敏感的区域 250~5000 赫兹) ; 根据这一机理将一个大的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 1~3mm 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 (q<1) ,可得: P 后 = P 前 q n (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 2 第 3 页 共 5 页 知节流装置的通流截面,可按下式计算: S1 = 13.4 ? G V1 P 1 (2) 式中: S1 为节流面积(cm2); G 为排放气体的质量流量(t/h) ; V1 为节流前气体的比容(m3/kg), ; P1 为节流前气体的绝对压力(kg/ cm2) μ为保证排汽量的截面修正系数,通常取 1.2~2.0, 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 5~10kgf/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 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 3 第 4 页 共 5 页 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 则根据 [1] 设计, q=0.45; 取 取小孔喷注层的驻压为 8.1kgf/cm2, 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μ取 1.66;由式(2) ,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 进口压力 通流面积 S 比容 压降比 孔径 d 孔数 n 单位 Kg/cm2 cm2 cm3/ Kg q mm 6 27 4 Ⅰ 40 7.65 0.0740 Ⅱ 18 17 0.1526 0.45 4 135 Ⅲ 8.1 37.8 0.3179 0.45 3 535 第 5 页 共 5 页 3)消音量的计算 ㈠、根据资料(3) ,节流降压的消声量按下式计算 3.7( p1 ? p0 )3 L1 = 10k lg np12 p0 式中 k----- 经验修正系数,取 0.9±0.2;取 0.9 P1-------消音器入口前排气压力 kg/cm2,取 40 kg/cm2 p0-------环境大气绝对压力 kg/cm2,取 1.033kg/cm2。 n-------节流级数。 3.7( p1 ? p0 )3 3.7 × (40 ? 1.033)3 则 L = 10k lg =10×0.9×lg =16.4dB 2 × 40 2 × 1.033 np12 p0 ㈡、小孔喷注消音器辐射的消声量,根据资料(3)按下式计算: L2 = 27.5 ? 30 lg D = 27.5 ? 30 × lg 3 =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 VL=VL1+VL2=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。 5

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