船舶消聲器設(shè)計(jì)原理

1、船舶消聲器設(shè)計(jì)原理船舶消聲器設(shè)計(jì)原理在船舶上，機(jī)艙是一個(gè)多噪聲區(qū)也是船舶環(huán)境污染的主要來(lái)源之一。機(jī)艙噪聲的產(chǎn)生主要由船舶主機(jī)及輔機(jī)工作時(shí)進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、燃燒噪聲及機(jī)械噪聲等共同組成了的一個(gè)強(qiáng)烈的綜合性噪聲，其引起的噪聲污染目前已占到船舶噪聲污染的80%。在這幾個(gè)噪聲源中，排氣噪聲最為突出，其主要是低頻噪聲和諧波高頻噪聲成分，最大噪聲量可高達(dá)130dBA。對(duì)輪機(jī)人員身體安康和船舶環(huán)境造成重大危害。因此，降低排氣噪聲勢(shì)在必行，最主要的解決措施就是在主輔機(jī)排氣口設(shè)計(jì)安裝有效的消聲器。船舶消聲器的設(shè)計(jì)主要取決于對(duì)消聲器主要參數(shù)的選擇1、船用柴油機(jī)排氣消聲器內(nèi)氣流速度確實(shí)定經(jīng)試驗(yàn)及理論分析得知，一般

2、消聲器前插入管的氣流速度可取v=6090/s;消聲器內(nèi)部的氣流速度應(yīng)控制在4060/s范圍內(nèi)。2、船用柴油機(jī)排氣消聲器進(jìn)氣管內(nèi)徑d1確實(shí)定根據(jù)柴油機(jī)排出流量Q，選擇適宜的氣流速度v，便可確定流通面積F，從而確定進(jìn)氣管直徑d1因?yàn)镕=Q/v，F(xiàn)=所以式中，Q為排氣流量，3/s;V為排氣平均速度，/s;排氣流量Q一般由柴油機(jī)制造廠提供。假設(shè)消費(fèi)廠家未提供，有條件的也可以對(duì)該柴油機(jī)進(jìn)展排氣流量的實(shí)測(cè)，無(wú)條件的，也可以通過(guò)理本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理論計(jì)算確定。理論公式如下：柴油機(jī)進(jìn)氣流量Q進(jìn)=nvVh/601柴油機(jī)排氣流量Q排=Q進(jìn)*Te/Ts式中：n為柴油機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速，r/in;v為充量系數(shù)，柴

3、油機(jī)v=1，增壓柴油機(jī)v=增壓比;為沖程數(shù)，四沖程=2，二沖程=1;Vh為柴油機(jī)排量，3/s;TS為柴油機(jī)進(jìn)氣溫度，K;Te為柴油機(jī)排氣溫度，或渦輪增壓器出口溫度，K。3、船用柴油機(jī)排氣噪聲基頻及諧波確實(shí)定柴油機(jī)排氣噪聲基頻及諧波可用下式表示x=1，2，3當(dāng)x=1時(shí)基頻=式中：n主機(jī)轉(zhuǎn)速;Z主缸數(shù);沖程系數(shù)，四沖程=2，二沖程=1。4、噪聲在排氣管中的聲速及其波長(zhǎng)確實(shí)定柴油機(jī)排氣噪聲聲速可用下式計(jì)算：式中：t-柴油機(jī)排氣溫度，假設(shè)是增壓柴油機(jī)，t為增壓器出口排氣溫度。單位：0排氣噪聲的波長(zhǎng)可以由以下公式求得：5、船用柴油機(jī)消聲器腔數(shù)確實(shí)定消聲器容積Ve和縱橫比L/D確定之后，假設(shè)空腔分隔的腔數(shù)

4、n越多從理論上講，最大衰減量為20lg-6n，高頻消聲效果好，而低頻消聲效果差，而且，制造時(shí)材料消耗和加工時(shí)間增多，本錢增加。反之，假設(shè)空腔分隔的腔數(shù)越少，那么低頻消聲聲效果好，材料消耗和工時(shí)減少，但高頻消聲效果差。因此，消聲器分隔的腔數(shù)多少，應(yīng)與消聲特性和消聲量相配合。一般，消聲器的腔數(shù)n可根據(jù)消聲量選擇。A類消聲器消聲量10dBAn=23B類消聲器消聲量15dBAn=342類消聲器消聲量20dBAn46、船用柴油機(jī)消聲器各腔長(zhǎng)度確實(shí)定第一腔長(zhǎng)度L1確實(shí)定非常重要，它承當(dāng)著消聲器的主要消聲性能和緩沖高溫高速脈動(dòng)氣流的任務(wù)。一般，第一腔的容積不應(yīng)小于柴油機(jī)排量Vh的13倍。第一腔的長(zhǎng)度L1應(yīng)取

5、其峰值頻率波長(zhǎng)的1/4，即L1=/4。第一腔長(zhǎng)度L1確定之后，第二腔長(zhǎng)度L2、第三腔長(zhǎng)度L3等便可相繼確定。L2=0.5L1，L3=0.5L2。這樣，消聲器便可形成消除低、中、高頻噪聲的全頻消聲器。7、船用柴油機(jī)排氣消聲器擴(kuò)張比確實(shí)定。通常擴(kuò)張比總是大于1的，而要獲得明顯的效果，那么應(yīng)取大于5的數(shù)值。TLax=201g-6;式中TLax為消聲器第一腔最大消聲量一般TLax=1218設(shè)TLax=18dBA，令=s21，那么=15.816.8、船用柴油機(jī)消聲器本體內(nèi)徑確實(shí)定由得，D=4d式中，d1為消聲器進(jìn)口內(nèi)徑。一般，=516。9、船用柴油機(jī)消聲器內(nèi)各腔連接方法確實(shí)定消聲器內(nèi)各腔的長(zhǎng)度確定之后，

6、只要流通面積一定，腔與腔之間用管子或管子開(kāi)多孔連通，本質(zhì)上無(wú)多大差異。用管子連接時(shí)其插入管長(zhǎng)度選擇1/4L和1/2L，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，插入管長(zhǎng)度可比計(jì)算長(zhǎng)度減少0.30.4d，d為插入管子內(nèi)徑。試驗(yàn)證明，中心對(duì)正插入管的插入深度越大，其阻力系數(shù)就越大，性能下降就越多。隨著兩插入管的接近，高速脈動(dòng)氣流越不能在消聲器中得到充分膨脹，排氣仍以脈動(dòng)形式從排氣管中排出，出入口處排氣產(chǎn)生的渦流越強(qiáng)，因此某些頻率便形成再生噪聲。因此，最好是采用錯(cuò)開(kāi)式內(nèi)插管，它能防止簡(jiǎn)單膨脹腔出現(xiàn)通過(guò)頻率的缺點(diǎn)，又能使氣流在消聲器內(nèi)得到充分的膨脹，其消聲性能較好。用多孔連通時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，只需在隔板上沖出幾個(gè)小孔即可。但空腔

7、不能被充分地隔開(kāi)，不能充分發(fā)揮多腔的作用，還殘留著單個(gè)空腔的性能，空腔長(zhǎng)度在500600Hz范圍內(nèi)產(chǎn)生峰值，并使高頻的消聲效果變差。假設(shè)保持排氣孔的總面積恒定不變，開(kāi)一個(gè)孔、二個(gè)孔，三個(gè)孔或三個(gè)以上的孔相比擬，因膨脹比一定，所以消聲效果相差不大。但因孔徑越小，越能增加其聲能損失，從而減少了高頻成分，聽(tīng)起來(lái)感覺(jué)柔和些。10、船用柴油機(jī)消聲器排氣尾管和管徑的性能確定尾管的長(zhǎng)度不是越長(zhǎng)越好。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果證明，尾管在某長(zhǎng)度時(shí)能增加消聲器的消聲量，但繼續(xù)增長(zhǎng)尾管，到達(dá)某一值后，排氣噪聲反而增大，假設(shè)再超過(guò)此長(zhǎng)度，又能增加消聲器的消聲效果。為了確定排氣消聲器排氣尾管的最正確長(zhǎng)度，最好用臺(tái)架試驗(yàn)確定。消聲器內(nèi)

8、空腔的最大衰減量為20lg-6，所以尾管的直徑越小，擴(kuò)張比越大，管壁處的聲能損失增加，就會(huì)使消聲器的消聲性能越好。由此可知，尾管的直徑在允許的范圍內(nèi)越小越好。但管徑越小，氣流速度越大，產(chǎn)生的氣流再生噪聲也越大，背壓增加，性能惡化。設(shè)計(jì)時(shí)必須注意此點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，為獲得良好的消聲效果，低速時(shí)應(yīng)采用細(xì)而長(zhǎng)的尾管，高速時(shí)應(yīng)采用粗而短的尾管。這尾管應(yīng)用于柴油機(jī)，效果更加顯著。也可以采用雙管排氣方式，單管時(shí)低速排氣，雙管時(shí)高速排氣，由蝶形閥控制。11、船用柴油機(jī)消聲量在排氣系中安裝位置確實(shí)定消聲器在排氣系中的安裝位置，對(duì)消聲效果也有較大影響，這是由于消聲器相對(duì)于排氣系內(nèi)最大壓力的位置對(duì)輻射噪聲有影響，而且

9、抗性消聲器聲能的有效反射與消聲器的位置有很大關(guān)系。設(shè)消聲器的前管長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，消聲器的后管長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，從柴油機(jī)的排出口至消聲器尾管排出口的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么L=L1十消聲器本體長(zhǎng)度十L2。所以，消聲器的安裝位置一般推薦值如下：L1/L=00.21;0.370.47;0.60.72;0.850.943最不利的位置為：L1/L=0.210.37;0.470.6;0.720.85;0、941.00，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最正確安裝位置。12、船用柴油機(jī)排氣消聲器有效容積確實(shí)定消聲器的構(gòu)造確定之后，其容積大小的選擇也是很重要的。容積過(guò)小，往往導(dǎo)致柴油機(jī)功率損失過(guò)大，消聲效果下降;容積過(guò)大，雖有消聲量大、阻力損失孝

10、對(duì)脈動(dòng)氣流的緩沖作用大等優(yōu)點(diǎn)，但也往往使安裝使用不便，而且造成材科浪費(fèi)。下面介紹估算消聲器容積V。的大校消聲器容積4式中，經(jīng)歷常數(shù)，根據(jù)消聲器所要到達(dá)的指標(biāo)而定：A類消聲器消聲量10dBA=23，B類消聲器消聲量15dBA=45，類消聲器消聲量20dBA=78，D類消聲器消聲量25dBA=1013.Ki氣缸修正值，;i氣缸數(shù);Kz內(nèi)燃機(jī)沖程數(shù)修正系數(shù)，四沖程及Kz=1，二沖程及Kz=2;Kt消聲器應(yīng)用于不同類型內(nèi)燃機(jī)的修正系數(shù)，非增壓柴油機(jī)，Kt=1，非增壓汽油機(jī)，Kt=0.98，增壓內(nèi)燃機(jī)，Kt=增壓比;Kn內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速修正系數(shù).Kn=0.710-4nbnb為標(biāo)定轉(zhuǎn)速;內(nèi)燃機(jī)壓縮比修正系數(shù)，汽油機(jī)，柴油機(jī);Vh內(nèi)燃機(jī)排量，L。對(duì)于排氣系統(tǒng)有兩個(gè)消聲器的V型內(nèi)燃機(jī)排氣缸用一個(gè)消聲器，每個(gè)消聲器的容積：當(dāng)V型內(nèi)燃機(jī)只有一個(gè)消聲器時(shí)，消聲器的容積：13、船用柴油機(jī)排氣消聲器消聲量確實(shí)定消聲器消聲量：式中：，Li消聲器各腔長(zhǎng)度，K波數(shù)，擴(kuò)張比。總之：擴(kuò)張比增大，消聲器的消聲量也增大，此時(shí)需要縮小消聲器入口或者出口管的直徑，或者增