船舶消声器设计原理.docx

船舶消声器设计原理船舶消声器设计原理在船舶上，机舱是一个多噪声区也是船舶环境污染的主要来源之一。机舱噪声的产生主要由船舶主机及辅机工作时进气噪声、排气噪声、燃烧噪声及机械噪声等共同组成了的一个强烈的综合性噪声，其引起的噪声污染目前已占到船舶噪声污染的80%。在这几个噪声源中，排气噪声最为突出，其主要是低频噪声和谐波高频噪声成分，最大噪声量可高达130dB（A）。对轮机人员身体健康和船舶环境造成重大危害。因此，降低排气噪声势在必行，最主要的解决措施就是在主辅机排气口设计安装有效的消声器。船舶消声器的设计主要取决于对消声器主要参数的选择1、船用柴油机排气消声器内气流速度的确定经试验及理论分析得知，一般消声器前插入管的气流速度可取v=60～90m/s;消声器内部的气流速度应控制在40～60m/s范围内。2、船用柴油机排气消声器进气管内径d1的确定根据柴油机排出流量Q，选择合适的气流速度v，便可确定流通面积F，从而确定进气管直径d1因为F=Q/v，F=■所以■式中，Q为排气流量，m3/s;V为排气平均速度，m/s;排气流量Q一般由柴油机制造厂提供。若生产厂家未提供，有条件的也可以对该柴油机进行排气流量的实测，无条件的，也可以通过理论计算确定。理论公式如下：柴油机进气流量Q进=nηvVh/60τ（1）柴油机排气流量Q排=Q进*Te/Ts式中：n为柴油机标定转速，r/min;ηv为充量系数，柴油机ηv=1，增压柴油机ηv=增压比;τ为冲程数，四冲程τ=2，二冲程τ=1;Vh为柴油机排量，m3/s;TS为柴油机进气温度，K;Te为柴油机排气温度，或涡轮增压器出口温度，K。3、船用柴油机排气噪声基频及谐波的确定柴油机排气噪声基频及谐波可用下式表示■x=1，2，3……当x=1时基频=■式中：n—主机转速;Z—主缸数;τ—冲程系数，四冲程τ=2，二冲程τ=1。4、噪声在排气管中的声速及其波长的确定柴油机排气噪声声速可用下式计算：■式中：t-柴油机排气温度，若是增压柴油机，t为增压器出口排气温度。单位：0C排气噪声的波长可以由以下公式求得：■5、船用柴油机消声器腔数的确定消声器容积Ve和纵横比L/D确定之后，若空腔分隔的腔数n越多从理论上讲，最大衰减量为（20lgm-6）·n，高频消声效果好，而低频消声效果差，而且，制造时材料消耗和加工时间增多，成本增加。反之，若空腔分隔的腔数越少，则低频消声声效果好，材料消耗和工时减少，但高频消声效果差。因此，消声器分隔的腔数多少，应与消声特性和消声量相配合。一般，消声器的腔数n可根据消声量选择。A类消声器消声量>10dB（A）n=2～3B类消声器消声量>15dB（A）n=3～4（2）C类消声器消声量>20dB（A）n>46、船用柴油机消声器各腔长度的确定第一腔长度L1的确定十分重要，它承担着消声器的主要消声性能和缓冲高温高速脉动气流的任务。一般，第一腔的容积不应小于柴油机排量Vh的1～3倍。第一腔的长度L1应取其峰值频率波长的1/4，即L1=λ/4。第一腔长度L1确定之后，第二腔长度L2、第三腔长度L3等便可相继确定。L2=0.5L1，L3=0.5L2。这样，消声器便可形成消除低、中、高频噪声的全频消声器。7、船用柴油机排气消声器扩张比m的确定。通常扩张比m总是大于1的，而要取得明显的效果，则m应取大于5的数值。TLmax=201gm-6;式中TLmax为消声器第一腔最大消声量一般TLmax=12～18设TLmax=18dB（A），令m=s21，则m=15.8≈16.8、船用柴油机消声器本体内径的确定由■得，D=■=4d式中，d1为消声器进口内径。一般，m=5～16。9、船用柴油机消声器内各腔连接方法的确定消声器内各腔的长度确定之后，只要流通面积一定，腔与腔之间用管子或管子开多孔连通，本质上无多大差别。用管子连接时其插入管长度选择1/4L和1/2L，实际应用时，插入管长度可比计算长度减少（0.3～0.4）d，d为插入管子内径。试验证明，中心对正插入管的插入深度越大，其阻力系数就越大，性能下降就越多。随着两插入管的接近，高速脉动气流越不能在消声器中得到充分膨胀，排气仍以脉动形式从排气管中排出，出入口处排气产生的涡流越强，因而某些频率便形成再生噪声。因此，最好是采用错开式内插管，它能避免简单膨胀腔出现通过频率的缺点，又能使气流在消声器内得到充分的膨胀，其消声性能较好。用多孔连通时，优点是结构简单，只需在隔板上冲出几个小孔即可。但空腔不能被充分地隔开，不能充分发挥多腔的作用，还残留着单个空腔的性能，空腔长度在500～600Hz范围内产生峰值，并使高频的消声效果变差。若保持排气孔的总面积恒定不变，开一个孔、二个孔，三个孔或三个以上的孔相比较，因膨胀比m一定，所以消声效果相差不大。但因孔径越小，越能增加其声能损失，从而减