消音器设计计算书

1、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： 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

2、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 到人耳不敏感的频率范围（听觉最敏感的区域 25050

3、00 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 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，

4、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 （q1） ，可得： P 后 P 前 g 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 知节流装置的通流截面

5、，可按下式计算： S1 13.4 G VP11（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）； 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

6、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 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，

7、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

8、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 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 0.3179 压降比 q 0.45 0.45 孔径 d mm 6 4 3 孔数 n 27 135 535 4 3) 消音量的计算 、根据资料( 3)，节流降压的消声量按下式计算 3.7( p1 p0)3 VL1 10klg 2 np1 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，

9、取 40 kg/cm2 p0 环境大气绝对压力 kg/cm2，取 1.033kg/cm2。 n节流级数。 33 则VL 10k lg 3.7( p12 p0) =100.9lg 3.7 (402 1.033) =16.4dB np12 p02 402 1.033 、小孔喷注消音器辐射的消声量， 根据资料 (3)按下式计算： VL2 27.5 30lg D 27.5 30 lg3 =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=VL 1+VL 2=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