1、技术论谈篇放空排气小孔消声器设计综述王俊生(山西新临钢制氧厂)摘 要：本文主要通过小孔消声器的设计探讨，综合目前国内采用的较先进的设计计算方法和作者的实践。从理论上对小孔放空消声器提出了改进和实践。关键词：小孔消声器噪声 喷注噪声1、前言自中国科学上发表“小孔喷注噪声和小孔消声器”研究成果以来，立即引起了工业上的重视，小孔排气消声器用于各种类型放空排气噪声的控制日益广泛且小孔消声器在高声级喷注噪音治理工程中发挥着愈来愈大的作用。它具有消声量大(一般消声值都在30dB(A)以上)，结构简单体积小，重量轻，易加工制作，安装方便适应性强等优点，是目前治理喷注噪声较先进的和理想的新型消声设备。近年来我
2、国噪声控制专业工作者，在理论和试验研究的基础上提出了许多小孔消声器设计方法和计算公式，但各家的设计不一定相同。甚至有较大的差异。因此，总结这方面十几年的理论和工作实践寻求最佳的设计是非常有意义的，它将有助于排气小孔消声器的进一步推广应用和提高。小孔消声器的设计计算内容包括：热工计算，结构尺寸计算，结构强度计算和消声值的计算等等，其中结构尺寸计算是主要环节。而小孔数又是小孔消声器结构尺寸设计计算首先必须确定和考虑的重要参数。2、几种设计计算方法的简介近几年来在推广应用小孔消声器的实践中，经常采用的且具有代表性的有五种设计计算公式。21、小孔消声器小孔开孔面积计算的公式：vVTS=Aq卉式中：S一
3、小孔开孔面积，cm2；A一排放介质系数，对于空气(或02、N2、H2等)A=13，对于过热蒸汽，A=134；对于饱和蒸汽A=14；G一排放气体的重量流量，th；vI一消声器入口气体的内容，m3kg；PI一消声器人El气体的压力，kgcm2；p一通流截面系数。当径长比dl05时，可取p=I820。96技术论谈篇该项设计计算是北京劳动保护研究所通过对小孔喷注通流截面对排气量酌影响和降低消声器背压阻力的试验研究归纳出来的。研究认为。按上述公式计算出的小孔消声器小孔开孔面积可使背压升高控制在9以内排气量的影响在5以下。22、小孔消声器单孔流量计算公式：q=万P。d2式中： q单个小孔的流量，(ksh)
4、；p喷注气体压力，kgcm2卜喷注气体温度。K；d小孔直径。mm；令一与小孔直径有关的系数，按下表用。I d(mm) 07 08 09 I0 20 3OI (102,Kh) 575 6O 62l 646 796 890改项研究是水电部华东电力设计院以工业实验台的数据为依据求得的，并经受了实际运行的检验。23、小孔消声器单孔排量计算公式：q=025孑(PPo)式中：q一单个小孔流量，ksh；d一小孔直径nun；卜消声器内驻压。ata；Po一环境压力，ata；该式的试用条件：压力P4ata。小孔孔径：07d3(mm)，小孔中心距65e125(衄)；上海化工设计院利用以上公式编制成电算程序进行小孔消
5、声器系统的设计计算。24、小孔消声器出流有效面积计算公式 G=也Ae厕r R+1 R+l 。胪丽丽。T。丽式中：c一喷注处于阻塞状态时小孔消声器流量kgsec； C卜喷注气体的定压比热，KJkgK， r_喷注气体的比热比，KTkgKP0喷注气体驻压P；T(卜一喷注气体驻点温度，K；Ae舴一小孔消声器的出流有效面积，m2；常见的气体的比热比和定压比热见下表。97技术论谈篇r=14 r=1333气体 定压比热(KJkgK) 气体 定压比热(KJkgK)空气 1006 C02 0808N2 104l 水(过热) 192l02 09117 燃气 1150H2 14425CO 1042由小孔消声器的有效
6、面积Aeff与排气管的有效面积A。之比，与小孔的总有效面积A3与排气管的有效面积之比的关系曲线求得A3。又Al_082A A3=062A式中：A排气管截面积，m2A小孔总几何面积。m2终可求的A以上为中国科学院声学研究所创建并研制的设计计算理论，。小孔喷注噪声理论”。该“计算理论”就喷注噪声的计算，小孔消声器的流量及噪声辐射，总体设计和小孔消声器的结构设计提出了一整套计算公式和计算图册。25、小孔消声器小孔总面积计算公式：S2Sl=1216式中：S2小孔消声器的小孔总面积，m2；SI排气管截面积m2；中国大百科全书“环境科学”卷推荐应用该法计算小孔消声器小孔总面积，声学所也多次试验证明只有当S
7、2Sl=16时，才能使原排气量无阻，即保证不带消声器时的排气量。3、设计计算实例情况以某钢厂的加热炉汽化冷却系统汽包排气小孔消声器设计为例，饱和蒸汽压力排孔，压力为6流量12。温度158排气管内径145。1s=A唧等141218罕=651em2bL?l,径3nun，单孔截面积7065mm2，放小孔效B-黜2q：m昙c12：89-：皇32：2315kgh T 158+273们L数n=警=5183q=0253d231(PPo)=O2533231(61)=16kgh小孔数n：掣：7504r=1333Cp=1921KJkgKr胪丽丽=00307982一一丽2石面丽纛菊 1333+l技术论谈篇G=,xP
8、oAeffTO=00307 x 69810Aeff,158+273=舞Aeff=383310。3m2Al=号(o145)2=165103m2AI=092AI=092165103=152103m2AeffAl-0252查图得：A3Al=025A3=025Al-38 x 103m2 A=A3062=613103m2小孔数11=A7065=8685S2=16S1=161651063737综合上述计算结果见表序号 计算公式 小孔数l s：A印居 9212 q=o。万Pd 5183 q=0253o,2m(PjPo) 7504 c=dAeffL沂-6 8685 S2Sl=16 37474、讨论41由计算结
9、果可以看出：不同的设计计算办法得出的小孔数有很大得差异，小孔数计算结果最高竟相差七倍多。因此对小孔消声器不同设计计算方法进行分析探讨确实是非常重要的。42设计计算方法“5”最为简便实用，不少噪声控制专业工作者喜爱应用。我们所举的某钢厂轧钢加热炉汽化冷却小统汽包排气消声器就是按“5”方法计算设计制造，实践中取得了降噪量31dB(A)好效果(插人损失)。这是因为方法“5”是建立在原排气管截面积上的，因此只有在原排气系统设计是合理的条件下应用才能认为是适宜的，由Aeff=388310-3m2与Aeff相应的有效排气管直径deft为70ram，而实际采用的排气管直径为145cm故认为原排气管设计太粗太
10、浪费，是不合理的，故而以此设计计算的小孔消声器小孔总面积当然要大得多。这一现象表明原排气系统气管截面面积设计偏大的现象是常见的，在应用方法“5”进行设计之前，应对原排气系统进行复核，避免造成不必要的浪费，若计算实例原设计排气管直径为80mm，则小孔数为1120。就与设计计算方法“4”相一致了。43设计计算方法。1”与方法“4”结果相仿。44设计计算方法。2”、。3”两种计算公式是在实际工程应用中总结出来的，属于经验公式或半经验公式有一定的局限性。比如设计计算方法“2”适用于高压力和大流量的气体排空，而99技术论谈篇对低压小流量气体排空就可能相差较大。以高压氧气排空，压力24kgem2，流量32
11、00m3h，温度32为例，用方法“4”计算出的小孔数704，用设计计算方法“l”计算的小孔数为906(b孔直径d=1ram)计算结果相近。45计算方法。4”有很强的理论试验基础科学性强。设计计算较为严谨。且有普遍的推广价值。46考虑到小孔锈蚀，局部堵塞等因素，为保证排气安全，将最后计算出的小孔数适当增加，比如增加一倍左右。参考文献1王文奇等。小孔群消声器消声性能及降低其背压的试验研究，环境噪声及控制工程学术会论文选编。1983，122左鸿恕，实用小孔消声器计算及应用。中国环境科学，1983第2期3夏良祖，小孔消声器设计计算电算程序。噪声与振动控制杂志。1983第3期4李沛滋、戴良华等“小孔消声
12、器的设计指南，噪声与振动控制杂志1986第3期。5首钢环保治理，1990第4期。 作者简绍：王俊生男19611229出生。1983年毕业于太原工业学院、化工系。现任新临钢制氧厂6000空分车间主任，工程师。联系电话：03573091694 邮编：041000100放空排气小孔消声器设计综述作者： 王俊生作者单位： 山西新临钢制氧厂本文读者也读过(10条)1. 沈虹.张静江.杨秀敏.钱蔚玲 汽车主消声器失效分析期刊论文-理化检验-物理分册2002,38(11)2. 排气放空消声器期刊论文-中国环保产业2006(6)3. 左鸿恕.Zuo Hongshu 小孔消声器使用中的问题分析期刊论文-电力建设
13、2000,21(8)4. 周建国 柴油机排气噪声的产生机理及排气消声器设计期刊论文-山东交通学院学报2002,10(4)5. 周朴 Q235辉光等离子渗Nb及Cr-Nb共渗的工艺及改性层性能研究学位论文20096. 温华兵.王国治.WEN Huabing.WANG Guozhi 特种发动机排气放空消声器设计及性能分析期刊论文-江苏科技大学学报（自然科学版）2006,20(4)7. 陈海涛.郎宇平.荣凡 Cr对铁素体不锈钢在汽车消声器中耐尾气冷凝液腐蚀性能的影响会议论文-20098. 司成润 风机消声器设计及使用中几个问题的初探期刊论文-噪声与振动控制2002,22(6)9. 刘骏跃 电动机的噪声控制期刊论文-煤矿机械2001(8)10. 王韬 摩托车排气系统噪声与消声器设计会议论文-2005本文链接：http:/
