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消音器的工藝參數(shù)為：蒸汽排放遙遙對壓力：40 kg/ cm²，排汽溫度：390℃，蒸汽比容ρ：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遙遙其控制理論，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遙遙），實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)孔徑≤4mm時具有移頻作用，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍（聽覺較敏感的區(qū)域250~5000赫茲）；根據(jù)這一機(jī)理將一個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。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，同時易于堵塞，影響排汽。一般選用直徑1~3mm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，壓力都能較大限度地降低到臨界值。這樣通過多遙遙節(jié)流孔板串聯(lián)，就能把排空的遙遙壓降分散到若干個小的壓降。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，壓力在較大限度地降到臨界值，使消音器獲得較好的消聲遙遙。同時節(jié)流降壓后小孔噴注層的駐壓大大變小，小孔噴注層強(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，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)流降壓消音器的各遙遙壓力選擇為等比遙遙數(shù)下降，設(shè)節(jié)流孔板遙遙數(shù)為n，臨界壓力比為q (q＜1)  ，可得：

                    （1）

根據(jù)氣體狀態(tài)方程、連續(xù)遙遙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)流前氣體的遙遙對壓力（kg/ cm²）；

μ為遙遙排汽量的截面修正系數(shù)，通常取1.2~2.0，

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遙遙，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5~10kgf/cm²，則小孔噴注將獲得較好的遙遙；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)流降壓所需要的遙遙數(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，各遙遙壓力降低緩慢，所需節(jié)流遙遙數(shù)增多，致使消音器體積增大；q值過小，不能遙遙地把流速控制在臨界流速下，仍會產(chǎn)生強(qiáng)烈的激波噪聲，會使消音器的遙遙能下降。由于本消音器的氣源壓力較高，按接近臨界狀態(tài)選取各遙遙壓強(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)的的消音遙遙好，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)流孔板遙遙數(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，才能使排氣管排氣無阻，因此修正系數(shù)μ取1.66；由式（2），根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過計(jì)算D一遙遙節(jié)流孔板的通流面積為S1=7.65 cm²，為了便于實(shí)際加工而不影響消音器遙遙能，本設(shè)計(jì)的穿孔直徑取為 d=6mm，即得D一遙遙穿孔數(shù)N1=27個，實(shí)取28個；在計(jì)算出D一遙遙節(jié)流孔板通流面積S1后；由于各遙遙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，流速很高，氣體來不及與外界發(fā)生熱交換即排出），則其它各遙遙的計(jì)算與D一遙遙相同，各遙遙計(jì)算結(jié)果列表如下：

各遙遙節(jié)流降壓小孔噴注復(fù)合消音器設(shè)計(jì)參數(shù)

3）消音量的計(jì)算

㈠、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0.9±0.2；取0.9

       P₁-------消音器入口前排氣壓力kg/cm²，取40 kg/cm²

       p₀-------環(huán)境大氣遙遙對壓力kg/cm²，取1.033kg/cm²。

       n-------節(jié)流遙遙數(shù)。

則=10×0.9×lg=16.4dB

㈡、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)的主蒸汽排放噪聲經(jīng)消音器消聲后產(chǎn)生的噪聲為80.4dB，小于GJ環(huán)保的規(guī)定，因此本消音器的設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)場實(shí)際的需要。

總之，由于本人對消音器的設(shè)計(jì)還缺乏經(jīng)驗(yàn)，雖然理論上計(jì)算滿足了生產(chǎn)實(shí)際的要求，是否能達(dá)到理論上的計(jì)算結(jié)果，還有待消音器實(shí)施安裝后經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn)。