消音器設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、消音器設(shè)計(jì)計(jì)算書由于我國(guó)目前對(duì)消音器的設(shè)計(jì)，還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以遵照?qǐng)?zhí)行，大多數(shù)廠家均根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)制作，且技術(shù)又相對(duì)保密的。因此本消音器的設(shè)計(jì)，經(jīng)查閱大量資料，采用科學(xué)院聲學(xué)研究所馬大猷教授等人提出的小孔噴注噪聲極其控制理論，采用節(jié)流降壓與小孔消音的原理結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)解決環(huán)境噪聲超標(biāo)的難題。消音器的工藝參數(shù)為：蒸汽排放絕對(duì)壓力：40 kg/ cm2，排汽溫度：390，蒸汽比容：0.0721 m3/ kg，排汽流量Q：8t/h；噪聲達(dá)到110dB以上，要求消音器的噪聲小于85dB的環(huán)保要求。一、 設(shè)計(jì)原理。復(fù)合式小孔噴注消音器是利用節(jié)流作用降低小孔噴注前的駐壓，預(yù)先消耗部分聲

2、能，再dB與小孔降噪相結(jié)合，達(dá)到較高的消聲量；其原理是利用節(jié)流降壓與小孔噴注兩種消聲機(jī)理，通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的。1. 小孔噴注消音器小孔噴注消音器的設(shè)計(jì)機(jī)理是根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所馬大猷教授等人提出的小孔噴注噪聲極其控制理論，從發(fā)聲機(jī)理上使它的干擾噪聲減少，由于噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比，若噴口直徑變小，噴口輻射的噪聲能量將叢低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，高頻噪聲反而增高，當(dāng)孔徑小到一定值（達(dá)到mm級(jí)），實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)孔徑4mm時(shí)具有移頻作用，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍（聽覺最敏感的區(qū)域2505000赫茲）；根據(jù)這一機(jī)理將一個(gè)大的噴口改為許多小孔來代替，便能達(dá)到降低可聽聲的目的

3、。從實(shí)用角度考慮，孔徑不能選得過小，因?yàn)檫^小的孔徑不僅難于加工，同時(shí)易于堵塞，影響排汽。一般選用直徑13mm的小孔為宜。2.節(jié)流降壓消音器 節(jié)流降壓消音器是利用節(jié)流降壓原理而制成的。根據(jù)排汽流量的大小，適當(dāng)設(shè)計(jì)通流截面，使高壓氣體通過節(jié)流孔板時(shí)，壓力都能最大限度地降低到臨界值。這樣通過多級(jí)節(jié)流孔板串聯(lián)，就能把排空的一次壓降分散到若干個(gè)小的壓降。由于排汽噪聲功率與壓力降的高次方成正比例，所以把壓力突變排空改為壓力在消音器內(nèi)就逐漸降下來再排空，這樣能使消音器內(nèi)流速控制在臨界流速下，不致產(chǎn)生激波噪聲，壓力在最大限度地降到臨界值，使消音器獲得較好的消聲效果。同時(shí)節(jié)流降壓后小孔噴注層的駐壓大大變小，小孔

4、噴注層強(qiáng)度設(shè)計(jì)所需的壁厚也大為減薄，這樣給小孔噴注層的鉆孔加工減小難度。消音器入口處的壓力通常是給定的，當(dāng)排放壓力較高時(shí)，為了取得所需的消聲值，經(jīng)過幾次節(jié)流降壓，使汽體進(jìn)入小孔噴注前的壓力由消音器入口處的壓力P1按比例降低設(shè)計(jì)；通常情況下，節(jié)流降壓消音器的各級(jí)壓力選擇為等比級(jí)數(shù)下降，設(shè)節(jié)流孔板級(jí)數(shù)為n，臨界壓力比為q (q1) ，可得： （1）根據(jù)氣體狀態(tài)方程、連續(xù)性方程和臨界流速公式，由資料可知節(jié)流裝置的通流截面，可按下式計(jì)算： （2）式中: S1為節(jié)流面積（cm2）;G為排放氣體的質(zhì)量流量（t/h）；V1為節(jié)流前氣體的比容(m3/kg)，P1為節(jié)流前氣體的絕對(duì)壓力（kg/ cm2）；為保證

5、排汽量的截面修正系數(shù)，通常取1.22.0， 二、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上述原理，經(jīng)綜合分析，本消音器考慮采用節(jié)流降壓與小孔噴注相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，首先為保正小孔噴注有良好的消音效果，據(jù)資料2上的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，將小孔噴注層的駐壓確定為510kgf/cm2，則小孔噴注將獲得較好的效果；再根據(jù)預(yù)定的小孔噴注層的駐壓及1式，就可確定消音器節(jié)流降壓所需要的級(jí)數(shù)。1）節(jié)流前后的降壓比q值的確定節(jié)流前后的壓降比q值的取值，對(duì)高壓排放的節(jié)流降壓裝置，通常按臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)；根據(jù)資料1，臨界狀態(tài)下，過熱蒸汽的壓降比為q=0.546，q值過大，各級(jí)壓力降低緩慢，所需節(jié)流級(jí)數(shù)增多，致使消音器體積增大；q值過小，不能有效

6、地把流速控制在臨界流速下，仍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的激波噪聲，會(huì)使消音器的性能下降。由于本消音器的氣源壓力較高，按接近臨界狀態(tài)選取各級(jí)壓強(qiáng)比，經(jīng)查閱有關(guān)資料，按亞臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)比按臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)的的消音效果好，因此本設(shè)計(jì)采用亞臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)，取q=0.45；取小孔噴注層的駐壓為8.1kgf/cm2，則根據(jù) 1式，需要的節(jié)流孔板級(jí)數(shù)為n=2。 2）節(jié)流降壓層及小孔噴注層開孔面積及參數(shù)的確定根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所的研究證明，只有當(dāng)小孔總面積與排氣管截面積之比為1.6時(shí)，才能使排氣管排氣無阻，因此修正系數(shù)取1.66；由式（2），根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過計(jì)算第一級(jí)節(jié)流孔板的通流面積為S1=7.65 cm2，為了便于實(shí)際加

7、工而不影響消音器性能，本設(shè)計(jì)的穿孔直徑取為 d=6mm，即得第一級(jí)穿孔數(shù)N1=27個(gè)，實(shí)取28個(gè)；在計(jì)算出第一級(jí)節(jié)流孔板通流面積S1后；由于各級(jí)降壓后汽體溫度可考慮為近似保持不變（氣流在消音器器中流動(dòng)，流速很高，氣體來不及與外界發(fā)生熱交換即排出），則其它各級(jí)的計(jì)算與第一級(jí)相同，各級(jí)計(jì)算結(jié)果列表如下：各級(jí)節(jié)流降壓小孔噴注復(fù)合消音器設(shè)計(jì)參數(shù)級(jí)數(shù)單位進(jìn)口壓力Kg/cm240188.1通流面積Scm27.651737.8比容cm3/ Kg0.07400.15260.3179壓降比q0.450.45孔徑dmm643孔數(shù)n271355353）消音量的計(jì)算、根據(jù)資料（3），節(jié)流降壓的消聲量按下式計(jì)算 式中k- 經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取0.90.2；取0.9 P1-消音器入口前排氣壓力kg/cm2，取40 kg/cm2 p0-環(huán)境大氣絕對(duì)壓力kg/cm2，取1.033kg/cm2。 n-節(jié)流級(jí)數(shù)。則=100.9lg=16.4dB、小孔噴注消音器輻射的消聲量，根據(jù)資料（3）按下式計(jì)算：=27.5-14.3=13.2 dB其中：D為小孔孔徑mm。通過上述計(jì)算本消音器經(jīng)節(jié)流降壓及小孔噴注消音后的消聲量為VL=VL1+VL2=16.4+13.2=29.6dB則消音器的排放噪聲110 dB減去消音器的消聲量，尿素CO2壓縮機(jī)的主蒸