環(huán)境管理_柴油機振動噪聲控制與廢氣排放培訓(xùn)課件

柴油機振動 噪聲控制與廢氣排放 胡以懷本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容第一章 振動及控制理論第二章 船舶振聲激勵源第三章 船舶機械振動及控制第五章 噪聲及控制理論第六章 船舶噪聲控制第七章 柴油機排放及控制1807年第一艘蒸汽機動力船 克萊蒙特 建成 1904年柴油機用于船舶推進(jìn) 20世紀(jì)50年代后 船舶功率和航速迅速增大 高強度鋼使用 過大的船舶振動稱為有害振動 它會 引起船體結(jié)構(gòu)和機械部件的疲勞破壞 造成船舶儀表 機械設(shè)備的失效和失靈 影響船員和旅客的正常工作和生活 船舶噪聲還會使 船員感到疲勞 降低船員的聽力和工作效率 危及船員的身心健康和船舶的航行安全 影響客輪的居住舒適性 影響艦艇的作戰(zhàn)隱蔽性 船體振動 噪聲的激勵源主要有 柴油主機和螺旋槳產(chǎn)生的周期性激勵力 輔機的不均衡力 軸系安裝不良 周期性波浪載荷 船舶附屬體 舵 水翼 潛艇升降噪聲等 所產(chǎn)生的流體動載荷 船舶機械振動 噪聲的控制措施 1 設(shè)計控制在船舶設(shè)計階段通過減小激勵力和力矩 減弱噪聲源及其傳遞和改變振動的固有頻率或激勵頻率防止工作范圍內(nèi)強共振等 2 使用控制在船舶使用階段發(fā)現(xiàn)振動 噪聲問題時則通過增加阻尼和吸聲材料以吸收振聲能量和裝設(shè)減振 防噪裝置以減小振聲的危害等措施來實現(xiàn) 一般來說 防勝于治 在船舶設(shè)計階段通過對力矩的振動預(yù)報和噪聲預(yù)報來控制振動 噪聲通常是最有效 最經(jīng)濟的措施 船舶柴油機在運行時會排放出大量的氧化硫 SOx 氧化氮 NOx 碳煙微粒 PM 和一氧化碳 CO 等 對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染 世界各港口國對船舶防污染管理與設(shè)施的檢查日趨嚴(yán)格 這些都使得船舶防污染受到前所未有的重視 第一章振動及控制理論一 無阻尼自由振動系統(tǒng)運動微分方程為 其中自由振動頻率 初相位 二 有阻尼自由振動系統(tǒng)運動微分方程為 設(shè)其通解為式中X s為待定常數(shù) X為實數(shù) s為復(fù)數(shù) 將其代入 1 1 4 式 得得特征方程為 則特征根式中設(shè) n稱為無阻尼自由振動頻率 固有振動頻率 稱為粘滯阻尼因子或阻尼率 特征根為 討論 1 當(dāng)0 1時 小阻尼情況 得一對共軛復(fù)特征根式中稱為有阻尼自由振動頻率 有 有阻尼系統(tǒng)的自由振動是一種減幅振動如圖1 1 2所示 其振幅按指數(shù)規(guī)律衰減 阻尼率 值越大 振幅衰減越快 2 當(dāng) 1時 過阻尼情況 得兩個實數(shù)特征根則有這時系統(tǒng)不產(chǎn)生振動 很快就趨近于平衡位置如圖1 1 3所示 從物理意義上看 表明阻尼較大時 由初始激勵輸入系統(tǒng)的能量很快就被消耗掉了 而系統(tǒng)來不及產(chǎn)生振動 3 當(dāng) 1時 臨界阻尼情況 得兩個重根則有這種情況下的運動也是非周期性的 4 當(dāng) 0時 x t 則表現(xiàn)為一種增幅振動 三 有阻尼系統(tǒng)的簡諧強迫振動單自由度有阻尼強迫振動的微分方程為 設(shè)為頻率比 則有 幅頻特性相頻特性討論 1 激勵頻率很低時 即 2 激勵頻率很高時 即 3 四 有阻尼一般強迫振動可以看作是由一系列簡諧激勵組成的 其響應(yīng)也是一系列諧波響應(yīng)的疊加 課后作業(yè) 1 想一想日常生活中遇到的共振的實例 第二章船舶振聲激勵源波浪沖擊 爆炸沖擊波 火炮發(fā)射后座力 拋錨等引起的非周期性激勵 汽輪機 電動機等回轉(zhuǎn)機械激勵力易滿足靜 動平衡條件 發(fā)電機 空壓機 泵浦的激勵力引起局部結(jié)構(gòu)的振動 柴油機 螺旋槳的周期性激勵力 船舶振動主要激勵源 2 1柴油機激勵力一 往復(fù)慣性力1 單缸往復(fù)慣性力略去頻率為4 以上的高階項 得 則 2 單缸離心慣性力是一階激勵力3 多缸機慣性力以三缸二沖程柴油機為例 發(fā)火順序為1 3 2 發(fā)火間隔角1200 一階往復(fù)慣性力合力 二階往復(fù)慣性力合力 垂直與水平離心力合力分別為4 多缸機慣性力矩一階往復(fù)慣性力矩 二階往復(fù)慣性力矩 離心慣性力矩 如果各合力和合力矩都等于零 則認(rèn)為柴油機是平衡的 但實際上機體是彈性體 受力后會發(fā)生變形 從而傳遞激勵力到船體上 如果以上的合力和合力矩 考慮到三階為止 都等于零 即可認(rèn)為該柴油機是平衡的 由于它們的作用形態(tài)都是對外而表現(xiàn)出來的 因此也稱它們?yōu)橥饬屯饬?其值取決于運動部件的質(zhì)量 發(fā)火順序 缸數(shù)和曲柄排列等 當(dāng)選用存在有不平衡慣性力和力矩的柴油機作為船舶主機時 則會激起船體的振動 作用在垂直平面內(nèi)的垂向力及縱搖力矩是船舶垂向振動的激勵力 當(dāng)其頻率與船體垂向彎曲振動某階的固有頻率相等或接近時 就會激起較大的垂向振動響應(yīng) 二 傾覆力矩活塞承受的力指向氣缸壁的側(cè)向壓力PN PN Ptg 側(cè)推力PN相對于機座形成一力矩MT PN H T R 為傾覆力矩 轉(zhuǎn)矩MT與傾覆力矩PN H在數(shù)值上相等 即轉(zhuǎn)矩MT是隨曲柄轉(zhuǎn)角 成周期性變化的 它的大小與曲柄轉(zhuǎn)角有關(guān) 是時間的函數(shù) 用傅里葉級數(shù)可表示為傾覆力矩Mt會引起船體的橫搖振動 扭矩MT會引起軸系的扭轉(zhuǎn)振動 2 2螺旋槳激勵力一 表面力螺旋槳回轉(zhuǎn)時作用在它附近船體表面上的變動水壓力 1 載荷效應(yīng) 隨著螺旋槳的旋轉(zhuǎn) 槳葉周期性地時而接近該點 時而遠(yuǎn)離該點 因此 由渦引起該點的壓力也相應(yīng)地時大時小呈周期性地變化 這是產(chǎn)生脈沖壓力的起因之一 渦強度與螺旋槳載荷有關(guān) 2 葉厚效應(yīng) 流場中某一點P處所受壓力必將隨著圓柱接近和遠(yuǎn)離該點而發(fā)生周期性變化 是槳葉具有厚度而引起的 當(dāng)船體尾部的流場不均勻時 這種脈動壓力就會增大 其主要頻率成分為螺旋槳葉頻和葉頻的整數(shù)倍 其大小取決于槳葉的幾何要素 船體尾部線形 伴流特征 槳軸轉(zhuǎn)速 功率 螺旋槳葉梢與尾殼板之間的間隙 以及螺旋槳的葉片數(shù)等 二 軸承力螺旋槳旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的流體力 推力和旋轉(zhuǎn)力 通過軸系 軸承傳給船體的激勵力 各葉片的推力不盡相同 且合力中心不通過螺旋槳架軸 形成My Mz 各葉片的旋轉(zhuǎn)阻力不相同 形成側(cè)向分力Fy Fz 軸承力是由螺旋槳盤面內(nèi)伴流不均所產(chǎn)生的 其影響因素有 1 螺旋槳的制造精度 質(zhì)量不均勻 螺距不等 螺旋槳旋轉(zhuǎn)中心與槳軸不同心 它產(chǎn)生軸頻激勵力 2 螺旋槳盤面內(nèi)的伴流場 單槳船的軸承力大于雙槳船 單槳四葉船的推力波最大 單槳五葉船的垂向彎矩波動最大 2 3其他激勵力一 波浪激勵力 1 輕載時船首底部出水后再入水時產(chǎn)生的沖擊 2 滿載時船首甲板上浪的沖擊 3 船首部外板的外飄波浪沖擊 船與波浪的遭遇頻率 其中 vs 航速 船與波浪間的夾角 迎浪為00 順浪為1800 波長 在一定海況下 只要改變航向角 或船的航速即可改變 從而避免發(fā)生波激振動 二 回轉(zhuǎn)機械的激勵力1 風(fēng)機的質(zhì)量偏心2 電動機的激勵力頻率為軸頻率 三 軸系激勵力1 軸系質(zhì)量偏心會形成軸系回轉(zhuǎn)運動 2 聯(lián)軸節(jié)3 排氣壓力波 4 舵 2 3振動 噪聲的容許標(biāo)準(zhǔn)一 振動的危害 1 使船員 旅客極度不適 易疲勞 有損健康 機器儀表失常 失靈損壞 2 高應(yīng)力區(qū)船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫 疲勞破壞 3 影響人員工作 健康及艦船的作戰(zhàn)性能和潛艇的隱蔽性 人體固有頻率在6 9Hz之間 1 2 5Hz范圍 感到壓力與振動 6 7Hz范圍 感到暈船 惡心 嘔吐 16 20Hz范圍 感到噪聲 二 ISO組織規(guī)定 在1 80Hz范圍內(nèi)人體忍受振動的三種限界 1 舒適性限界 RC 不能保證舒適感的限界 2 疲勞限界 FDP 出現(xiàn)疲勞 導(dǎo)致工作效率衰退的限界 3 耐久限界 RC 不能保證人員健康的限界 圖2 4 2垂向振動的FDP限界 三 船舶振動衡準(zhǔn)1 海船 適用于20米以上的鋼質(zhì)海上運輸船舶 對水平振動耐受程度低于垂向振動以及逗留時間等不同 分為 類區(qū)和 類區(qū) 各以上 下限界線把振動程度劃分為三種情況 I類區(qū) 指船上生活區(qū)及連續(xù)工作4h和超過4h的區(qū)域 如駕駛室 報務(wù)室 集控室 II類區(qū) 指船人員工作和逗留時間小于4h的區(qū)域 在下限界線以下者 認(rèn)為振動輕微 不影響人員的正常生活和工作 超過上限界線時 則振動劇烈 嚴(yán)重影響生活和工作 落在上 下限界線以內(nèi)時 則屬于尚能容許的程度 2 內(nèi)河船 適用于30米以上的鋼質(zhì)運輸船舶 各類內(nèi)河船的垂向振動加速度單幅值按下式劃分為三個區(qū)域 式中 頻率 Hz 小于8赫時以8赫計 k 隨船舶類型和艙室而異的系數(shù) k 1 0 2 0 衡準(zhǔn)系數(shù)0 047不允許水平振動的標(biāo)準(zhǔn)取為垂向振動的0 75倍 第三章船舶機械振動控制防振 在船體設(shè)計階段 減振 在船舶使用階段 基本原理 1 避免共振 改變固有頻率或激勵頻率 2 減小激勵力 3 減小振動的傳遞 3 1柴油機振動控制一 防止共振選擇主機應(yīng)配合螺旋槳 尤其應(yīng)避免在主機常用轉(zhuǎn)速下的低階共振 使一 二階固有頻率與激勵頻率分別錯開15 和20 便可收到很好的效果 二 減小激勵力對于存在外部不平衡力或不平衡力矩的柴油機 加裝平衡裝置和平衡器來減小激勵力和激勵力矩 平衡補償裝置是使偏心質(zhì)量以和主機激振頻率相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生補償力或力矩以抵消柴油機不平衡力 減少它們對振動的影響 有離心力平衡重 平衡軸系 電動平衡器來抵消柴油機不平衡力 有 一次力矩平衡器二次力矩平衡器組合式平衡器三 減小振動的傳遞1 隔振器在機座下部裝設(shè) 使主要用于副機 有 橡膠減振器 結(jié)構(gòu)簡單 有較好的隔聲 緩沖和減振效果 但易老化 金屬彈簧減振器 性能穩(wěn)定 但內(nèi)阻小 高頻震動及聲振動的隔絕性能差 所要求的減振器應(yīng)該柔軟些 這通常只有對高速柴油機才能實現(xiàn) 將此裝置用于轉(zhuǎn)速不變的輔機 效果會更好 2 防振支撐針對長沖程和超長沖程主機的橫向振動問題 機械式支撐摩擦式支撐液壓式支撐 3 2螺旋槳振動控制一 改善伴流1 尾部設(shè)計根據(jù)船模試驗 單槳船U型尾的軸向伴流較V型尾均勻 球型尾和開式尾間隙大 伴流變化小 脈動壓力小 推力系數(shù)較高 用尾垂線前0 1L L為船長 處的船體橫剖面的形狀參數(shù) a b來判別U型和V型 它表示船體剖面在水線處的斜率 U型尾可明顯改善伴流 單槳船采用U型尾或球型尾 雙槳船采用V型尾 2 裝尾鰭V型與U型的差別僅在于缺少陰影部分 以兩個三角形構(gòu)架充實該部分也能起到上述特征的作用 實現(xiàn)由V向U的轉(zhuǎn)化 恰當(dāng)設(shè)計這種構(gòu)架在橫向和縱向的形狀和尺寸 便是所謂的導(dǎo)流鰭 導(dǎo)流鰭 起整流作用 使伴流場均勻 水滴型導(dǎo)流帽 舵上 改善螺旋槳去流的不均勻性 3 控制去倒角去流角是船體縱剖面與后體水線之間的夾角 增加去流角會導(dǎo)致平均伴流和船舶阻力增高 從而使螺旋槳的載荷加大 單槳船去流角 200 否則 在水流與船體間形成死水區(qū) 二 改進(jìn)螺旋槳設(shè)計1 葉片數(shù)葉片數(shù) 表面力 推進(jìn)效率 引起高頻激勵2 側(cè)斜螺旋槳大側(cè)斜螺旋槳可以減小螺旋槳軸承力和表面力 1 MAU型四葉標(biāo)準(zhǔn)槳 2 側(cè)斜角為60 的側(cè)斜槳 3 側(cè)斜角為90 的側(cè)斜槳 3 卸載螺旋槳適當(dāng)減小槳葉梢部和轂部的載荷 即采用卸載螺旋槳 可以有效地減小螺旋槳激勵力 采用某些形式的特種螺旋槳 如導(dǎo)管螺旋槳 對轉(zhuǎn)螺旋槳 串列螺旋槳也起一定的減振作用 噴水推進(jìn)可提高槳盤面伴流的均勻度 與同類船型相比 尾振較小 串列螺旋槳則可解決激勵 從而減小船體的振動 實船測試也證明其減振效果良好 三 減小激勵傳遞1 調(diào)整間隙間隙 表面力 安源 號海船 東方紅52 長江客輪 長江3003 推船 最小間隙建議 0 12D b 0 20D c 0 14D d 0 40D 不滿足船規(guī)要求 船尾振動就增大 2 設(shè)置避振穴利用橡皮膜及空氣室吸收螺旋槳傳來的脈沖壓力 減少激勵 或設(shè)凹穴 填以海綿 橡膠 通常取開孔面積為D D 其中縱向開孔尺寸不要小于0 7D 避振穴的主要作用是利用橡皮膜及空氣室吸收螺旋槳傳來的脈動壓力 以減小對船體的激勵 在螺旋槳上方船殼板上設(shè)凹穴 填以海綿 橡膠等彈性物 其外表可與船殼構(gòu)成一光順曲面或略向內(nèi)凹 也稱鐘形避振穴 以增加梢隙 3 3設(shè)備隔振在振源與結(jié)構(gòu)之間裝設(shè)減振裝置 減少振動傳遞 一 隔振器類型1 橡膠隔振器橡膠隔振器可用天然橡膠或合成橡膠 其特點是結(jié)構(gòu)簡單 三向剛度可通過結(jié)構(gòu)予以調(diào)整 但對環(huán)境要求高 壽命有限 2 橡膠隔振墊橡膠隔振墊是一種表面有不同凸起的橡膠板 具有彈性 故有隔振功能 結(jié)構(gòu)簡單 對環(huán)境要求高 使用溫度范圍是 5 500C3 金屬彈簧隔振器不受溫度影響 適用溫度范圍寬 對環(huán)境影響不敏感 壽命長 較低的固有頻率 但阻尼小 4 鋼絲網(wǎng)隔振器一組特殊壓制的鋼絲網(wǎng) 其阻尼是由于隔振器變形時在鋼絲之間產(chǎn)生摩擦形成的 具有庫侖阻尼性質(zhì) 使共振響應(yīng)降低 5 鋼絲繩隔振器是一種新型的純金屬隔振器 彈簧元件用不銹鋼鋼絲繩繞成 繩圈的上下兩面用夾板夾住 夾板就作為隔振器上下的安裝平面 具有庫侖性質(zhì) 6 隔振吊架吊架可用金屬作彈性元件 也可用橡膠或鋼絲網(wǎng)墊作阻尼元件 在管路和船體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)用隔振吊架聯(lián)接 對于高溫介質(zhì)的管路應(yīng)選用金屬型吊架 課后作業(yè) 1 五缸四沖程柴油機一階 二階往復(fù)慣性力及往復(fù)慣性力矩的計算 1 2 4 5 32 柴油機振動控制的主要手段 3 螺旋槳振動控制的主要手段 第五章噪聲及控制理論 5 1聲波與聲場聲波 聲源的機械振動通過周圍介質(zhì)向四周由近及遠(yuǎn)的傳播 按波陣面的形狀不同可將聲波分為平面波 球面波和柱面波等 空氣聲 聲音在空氣中傳播的波動形式 固體聲或結(jié)構(gòu)聲 聲音在固體中傳播的波動形式 水聲 聲音在液體中傳播的波動形式 1 頻率發(fā)聲體每秒振動的次數(shù) Hz物體每振動一次所需的時間稱為周期 T sec2 波長聲波在一個周期中傳播的距離 m 3 聲速聲波每秒鐘傳播的距離 c m s 4 聲壓有聲波時介質(zhì)中的壓強超過靜壓力的值 p Pa1Pa 1N m25 噪聲聲強和頻率的變化都 無規(guī)律 地組合在一起的聲音 不需要的聲音 按照起源不同分 有 空氣動力性噪聲 機械性噪聲和電磁性噪聲 按噪聲的傳播途徑分 有 空氣噪聲 水噪聲和固體 結(jié)構(gòu) 噪聲 6 聲壓級國際上統(tǒng)一規(guī)定 把人耳能聽到的頻率為1000Hz的聲壓 2 10 5Pa 定為0dB 則聲壓級的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 7 聲功率級 其中 W 聲功率 W W0 參考基準(zhǔn)聲功率 W0 10 12W 8 聲強級其中 I 聲強 W m2 I0 參考基準(zhǔn)聲強 I0 10 12 W m2 9 倍頻率目前通用的倍頻程中心頻率為31 563 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1600Hz 再把一個倍頻程分為三份 所有的中心頻率為40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000Hz 5 2噪聲的危害及標(biāo)準(zhǔn)一 危害1 對睡眠的影響 大約40dB A 以下的噪聲影響很小 55dB A 的噪聲就比較嚴(yán)重 睡眠回轉(zhuǎn)30 突然驚醒50 若經(jīng)常受到噪聲的干擾 就可能因睡眠不足引起頭昏 頭痛 神經(jīng)衰弱等癥 2 對語言交談的影響 3 對聽力的影響 80dB以下不致引起噪聲性耳聾 但95dB A 就比較嚴(yán)重 發(fā)病率近于30 4 對工作能力的影響二 評價1 響度及響度級反映人耳對聲音輕與響的主觀尺度 宋 2 A聲級A網(wǎng)絡(luò)取40方等響曲線倒立形狀 代表了人耳對頻率的計權(quán) A聲級越高 噪聲對人耳的損傷越嚴(yán)重 長期實踐證明 不論噪聲強度是高是低 A聲級都能較好地反映人對噪聲吵鬧的主觀感覺 同時 A聲級同人耳的損傷程度也是很好對應(yīng)的 即A聲級越高 損傷越嚴(yán)重 3 船舶噪聲標(biāo)準(zhǔn) 課后作業(yè) 1 什么是聲壓 聲壓級 A聲級 第六章船舶噪聲控制機械設(shè)備典型的噪聲級降低和控制噪聲基本方法 1 聲源噪聲的控制 2 傳播途徑的噪聲控制 3 接收器噪聲防護(hù)設(shè)備的使用以保護(hù)人耳 應(yīng)盡可能選用低噪聲的機電設(shè)備 機艙合理布置 采用集控室 戴耳罩 降噪措施 隔聲 吸聲 隔振 吸振 6 1隔聲結(jié)構(gòu)目的是為了降低噪聲源的直接輻射噪聲 一 隔聲屏對靠近隔聲屏的后方聲影 仍有一定程度的衰減 而且頻率越高 越靠近聲源 隔聲屏的尺寸越大 效果越好 如果在隔聲屏的后方貼上吸聲材料 可使艙室中其他的噪聲下降 二 隔聲罩采用無孔氣密重板制作 在船舶上 發(fā)動機的隔聲罩大致有三種形式 1 將發(fā)動機和減速齒輪箱一起用隔聲罩罩起來 小型船舶或小艇 2 將整個機艙作為一個罩子 發(fā)動機等遙控操縱 內(nèi)河船舶及沿海船舶 3 將別發(fā)動機或幾組或所有發(fā)動機成組地罩起來 大型多機的遠(yuǎn)洋船舶 注意 1 有共振頻率 吻合頻率 2 需通風(fēng) 散熱 防火 3 采用彈性支撐 4 穿孔部分應(yīng)有消聲措施 三 隔聲艙室防止聲能從外部傳入 分單層和雙層 層狀單層板是在簡單的單層板上涂有各種材料而成的板 雙層結(jié)構(gòu)是由兩個單層壁組合的 之間填充聲阻很小的空氣或吸聲材料 兩層壁之間可采用聲橋或隔聲聲橋 或者采用整塊的彈性墊 注意 1 共振頻率其中 d 兩板間的距離 cm m m1 m2 m1 m2 m1 m2為板1和板2面質(zhì)量 kg m2 聲能將大量地傳遞過去 產(chǎn)生隔聲值的凹谷 2 雙層隔聲雙層結(jié)構(gòu)在低于共振頻率以下的范圍內(nèi) 空氣層不起作用 實際上相當(dāng)于 m1 m2 單層結(jié)構(gòu) 在共振頻率處 隔聲值大約下降5dB 頻率從開始 雙層結(jié)構(gòu)才不再受到共振的影響 顯示出空氣層的彈性作用 3 聲橋的影響中高頻率的聲能基本上是通過聲橋傳遞的 低頻則通過空氣夾層傳遞的 應(yīng)采用彈性支承 增加空氣層厚度或放置吸聲材料 圖6 1 12雙層結(jié)構(gòu)的隔聲特性圖6 1 13附加隔聲值 6 2吸聲材料與吸振結(jié)構(gòu)一 吸聲 1 多孔吸聲材料 表面有孔 材料內(nèi)部多孔 孔孔相通 2 薄板振動吸聲結(jié)構(gòu) 低頻吸聲性能較好 但吸聲頻帶窄 吸聲系數(shù)不高 3 共振吸聲器 選擇性高 吸聲頻帶窄 吸收單調(diào)聲音 4 穿孔板組合共振吸聲器 中頻吸聲性能較好 其中微穿孔板的吸頻系數(shù)和寬帶比一般穿孔板好 適用于高速氣流或高溫條件 5 特殊吸聲結(jié)構(gòu) 空間吸聲體 吸聲尖劈等 用吸聲材料裝飾在艙室內(nèi)表面上 或懸掛空間吸聲體 降低反射聲強 注意 1 吸聲材料不僅與本身吸聲系數(shù)有關(guān) 還與材料和表面積大小有關(guān) 2 吸聲方法只能吸收反射聲 對直達(dá)聲不起作用 二 吸振在金屬薄板上涂貼阻尼材料 以抑制其振動 減少結(jié)構(gòu)聲的傳播 1 剛性吸振涂層 剛性吸振涂層是在變化的板上敷設(shè)一層硬塑料 瀝青化的纖維油毛氈等 振動能量是依靠這吸振層的拉伸或壓縮變形而被吸收的 2 柔性吸振涂層柔性吸振涂層就是在板上敷設(shè)一層沿厚度方向很容易壓縮的粘彈性材料 當(dāng)彈性波沿粘彈性材料厚度方向傳播時 涂層便產(chǎn)生變形而使能量得以消耗 3 約束吸振涂層 4 三明治 夾心板 夾心板即工業(yè)上所用的三明治板 它是一種吸振結(jié)構(gòu)的材料 可用于制造船舶的隔聲罩 輕型艙壁和其它輕載荷的船體結(jié)構(gòu) 約束吸振涂層是在粘彈性涂層的外面加上一層薄金屬板或其它比涂層 硬 的材料 這種結(jié)構(gòu)形式像古代軍人身上鎧甲似的 所以又稱為鎧裝型或加強性吸振涂層 注意 1 涂層應(yīng)敷設(shè)在與振源直接連接的結(jié)構(gòu)和有振源的艙室里 2 涂層應(yīng)敷設(shè)在從振源向觀察點傳播震動的所有途徑上 3 涂層應(yīng)敷設(shè)在振幅最大的圍壁上 鹿特丹 號內(nèi)河船 0 01m厚的剛性涂層 涂層面積達(dá)400m2 費用較高 6 2消聲器主要用來防止空氣動力性噪聲 一 阻性消聲器利用敷設(shè)在消聲器內(nèi)表面的多孔吸聲材料來吸收聲能 對中高頻噪聲吸收能力強 應(yīng)用廣泛 能在較寬的中高頻范圍內(nèi)消聲 特別對刺耳的高頻噪聲有突出的消聲作用 缺點是在高溫帶水蒸汽以及對吸聲材料有侵蝕作用的氣體中 使用壽命較短 低頻噪聲消聲效果較差 注意 1 增加消聲通道長度或縮小通道截面積 可提高消聲量 2 有高頻失效現(xiàn)象 此時可采用片式 蜂窩式 折板式 彎頭式消聲器等以保持高頻消聲效果 3 高溫水蒸汽對吸聲材料有侵蝕作用 通常只用于柴油機進(jìn)氣消聲 二 抗性消聲器抗性消聲器具有良好的消除低 中頻噪聲的性能 常用的有擴張室消聲器和共振腔消聲器兩大類 它是利用管道的截面積突變引起的聲阻抗變化 使聲波反射回去 或改變擴張室和內(nèi)接管的長度 使聲波與反射波形成1800相位差 發(fā)生干涉 互相抵消 如 擴張室消聲器 共振腔消聲器 能在高溫 高速 脈動氣流下工作 通用于柴油機排氣管 三 復(fù)合式消聲器抗性部分放在前面 阻性部分放在后面 注意 一般將消聲器布置在離排氣管末端1 4管長處 耳塞 防聲棉 帽盔 課后作業(yè) 1 船舶噪聲控制的措施有哪些 第七章柴油機廢氣排放及控制 7 1排放物及其危害一 排放物分類及危害1 一氧化碳 CO 2 碳?xì)浠衔?未燃烴 醛類對眼 鼻 呼吸道 皮膚等有強烈刺激作用 一般當(dāng)濃度為0 4ppm時 人眼即可感到刺激 醛類也是柴油機排氣臭味的來源之一 尤其值得注意的是多環(huán)芳烴中的苯并 芘及硝基烴 它們已被確認(rèn)為致癌物質(zhì) 3 氮氧化物 NOx 4 二氧化硫 SO2 濃度高時 對呼吸道深部也有刺激作用 當(dāng)人體吸入較高濃度的SO2時 會發(fā)生急性支氣管炎 哮喘 發(fā)紺和意識障礙等癥狀 有時還會引起喉頭痙攣而窒息 如大氣中含SO2過多時 SO2則會溶于水蒸汽而形成酸雨 5 微粒 PM 6 二氧化碳 CO2 溫室效應(yīng) 全球氣候?qū)⒆兣?二 排放法規(guī)我國船用柴油機排放標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)平均有效壓力pe 0 3MPa 燃油消耗率ge 214g kW h 時 NOx限值為29g kW h 在燃油消耗率ge 214g kW h 268g kW h 時 NOx限值為25g kW h 14g kW h 在燃油消耗率ge 268g kW h 時 NOx限值為11g kW h 二 排放法規(guī)2 國際海事組織排放限值 MARPLO73 78公約 中有關(guān)船舶造成大氣污染的新附則中的規(guī)定 對船舶主機排放限制更為苛刻 其對排放限制主要有兩點其一 有關(guān)NOx限值 低速機 n2000r min 為9 84g kW h 其二 有關(guān)SO2限值 限制使用的燃油硫分不大于1 5 其中 瑞典 加利福尼亞 如果不符合IMO規(guī)則 就可能會以增加港口使用費的手段加以控制 7 2排放物的生成機理一 氣態(tài)有害排放物的生成1 NOx由空氣中所含的氮在高溫下氧化而成 氧原子的濃度以及反應(yīng)溫度對NO生成最為重要 與參加預(yù)混燃燒的燃油比例有很大關(guān)系 一般柴油機高于汽油機 注意 1 預(yù)混燃燒期高于擴散燃燒期 2 直噴式柴油機高于分隔式柴油機 2 未燃烴 柴油機的未燃烴少于汽油機的未燃烴 3 COCO是燃油分子經(jīng)高溫氧化生成的 燃燒過程的中間產(chǎn)物 與過量空氣系數(shù)有直接關(guān)系 柴油機的CO少于汽油機的CO 三 微粒排放物 炭煙粒子 1 混合氣中 C O 煙界度時 炭煙生成 2 較高的絕熱火焰溫度 炭煙增多 3 湍流擴散速度大 炭煙減少 4 分隔式柴油機低于直噴式柴油機 7 3機內(nèi)凈化途徑一 排放影響因素1 可燃混合氣質(zhì)量霧化細(xì) 混合和蒸發(fā)速度高 油耗率 炭煙 CO 未燃烴 NO 不正常噴射 未燃烴 CO 炭煙 2 噴油定時推遲噴油 NO 未燃烴 排煙 3 燃燒室結(jié)構(gòu)分隔式的NOx 直噴式的NOx 但油耗率增加 4 進(jìn)氣狀態(tài)進(jìn)氣溫度 NO 未燃烴 5 負(fù)荷和轉(zhuǎn)速 空燃比 柴油機負(fù)荷增大 NO CO兩頭高 中間低 未燃烴 炭煙 二 控制措施1 推遲噴油并提高噴油速度 2 增壓加中冷 3 低污染燃燒系統(tǒng) 4 最佳噴油 配油定時 改進(jìn)噴油器結(jié)構(gòu) 5 采用電子技術(shù) 1 配氣定時 2 進(jìn)氣旋流 3 噴油定時 7 4前處理技術(shù)一 廢氣再循環(huán) EGR 廢氣再循環(huán) ExhaustGasRecirculation EGR 是將排氣管中的一部分廢氣引入進(jìn)氣管 再進(jìn)到氣缸中 廢氣的稀釋作用減緩了NO生成速度 降低了燃燒溫度 從而有效地降低了NO排放濃度 1 熱循環(huán) 2 冷循環(huán)存在一些技術(shù)問題 如廢氣再循環(huán)量的調(diào)節(jié)與控制 冷循環(huán)廢氣溫度的控制 二 燃油摻水1 進(jìn)氣管噴水用低壓水霧噴嘴向進(jìn)氣管噴水 不需要對發(fā)動機作結(jié)構(gòu)上的改動 由于水蒸汽的 微爆 作用使油滴破碎成更細(xì)小的油滴 因而促進(jìn)了混合氣的形成和燃燒 在燃燒過程中由于水的吸熱作用可降低最高燃燒溫度 另外 如水與油混合噴入還可以降低燃油密度 使最高燃燒溫度進(jìn)一步降低 因此柴油機的NOx排放量減少 同時還節(jié)省了燃油 改善了排氣煙度和CO排放 2 乳化柴油在柴油中摻水 其方式也同樣有預(yù)先乳化和燃燒前乳化兩種 當(dāng)乳化油滴噴入高溫的燃燒室內(nèi)時 油滴被加熱 油滴內(nèi)部的溫度和壓力急劇升高 當(dāng)內(nèi)部壓力超過油滴的表面張力與環(huán)境壓力之和時 油滴發(fā)生爆炸 油滴內(nèi)的水蒸汽把油滴脹破 使原來就很小的乳化油滴破碎成更細(xì)小的油滴 這種現(xiàn)象稱為 微爆 即二次霧化 這不僅使燃油霧化良好 而且由此而產(chǎn)生很多爆炸波 促使燃燒室內(nèi)的空氣形成強烈紊流 空氣與燃油的分布更加均勻 溫度也變得均勻 生成的碳煙減少 3 分層噴射 SFWI