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蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】在節(jié)消排空中的應(yīng)用設(shè)計(jì)
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】在節(jié)消排空中的應(yīng)用設(shè)。今天連云港市宏琦電力輔機(jī)給大家講述節(jié)流降壓一小孔噴注一阻性吸聲組合式消音器的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和在高壓蒸汽排空中的應(yīng)用，并結(jié)合具體實(shí)例予以詳細(xì)闡述，為了工業(yè)鍋爐的消聲降噪提供了一種方法。
任何地方環(huán)境噪聲晝間不得超過(guò)50-70dB,夜間不
應(yīng)高于40-60dB。煉油、煤化工、電廠等的蒸汽鍋爐是產(chǎn)生大量噪音的源頭，尤其是對(duì)空
排汽，因其聲級(jí)高、傳播遠(yuǎn)、污染面廣，對(duì)周?chē)h(huán)境和人員影響極大。因此，對(duì)高壓蒸汽
鍋爐消音器的設(shè)計(jì)與選用至關(guān)重要。
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】概況
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】按消聲機(jī)理分為5種主要類(lèi)型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗復(fù)合
式消音器、微穿孔板消音器、降壓擴(kuò)容(小孔噴注型)消音器。消音器原理及適用場(chǎng)合消音器類(lèi)型阻性消音器抗性消音器阻抗復(fù)合式消音器微穿孔板
消音器小孔噴注型消音器消聲原理利用聲波在多孔性吸聲材料中傳播時(shí)的摩擦力，將聲能
轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，以達(dá)到消音目的利用聲波的反射、干涉及共振等原理，吸收或阻礙
聲能向外傳播而達(dá)到消聲目的將阻性和抗性兩者消聲原理通過(guò)適當(dāng)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，可達(dá)到寬頻帶、
高吸收的消聲效果利用微孔結(jié)構(gòu)原理達(dá)到消聲效果從噪聲發(fā)生機(jī)理.上降低噪聲。
即利用小孔移頻效應(yīng)，使噪聲能級(jí)移向人耳不敏感的高頻率范圍消聲頻率特性具有中、高
頻的消聲性能具有低、中頻的消聲性能具有低、中、高頻的消聲性能具有寬頻帶消聲性能
具有寬頻帶消聲性能適用場(chǎng)合適用于消除風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣噪聲等適用于消除空壓機(jī)、
內(nèi)燃機(jī)、汽車(chē)排氣噪聲等適用于消除鼓風(fēng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲可用于高溫、潮濕有水氣、油霧
粉塵及要求特別清潔衛(wèi)生的場(chǎng)所適用于消除壓力氣體排放、鍋爐排氣、化工工藝氣體排
放噪聲2高壓蒸汽排空噪聲的特點(diǎn)高壓蒸汽排空時(shí)，高溫、高速、高壓氣體在極短時(shí)間從
排放口噴射出來(lái)的"射流”使鄰近的大氣一起運(yùn)動(dòng)，形成”卷吸”，并沿著射流方向逐漸
擴(kuò)散，氣體壓力銳減為環(huán)境壓力，而體積相應(yīng)擴(kuò)大，在射流核心區(qū)域附近，" 射流”氣體
與"1 卷吸”氣體劇烈碰撞產(chǎn)生高頻噪聲，此為射流噪聲的主要區(qū)域。氣體流速隨著”射流
”寬度的擴(kuò)大而降低，產(chǎn)生中、低頻噪聲。
由此可見(jiàn)，高壓蒸汽排空的噪聲具有突發(fā)性、
聲級(jí)高、頻帶寬、傳播遠(yuǎn)等特點(diǎn)。只有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的消音器，才能降低噪聲污染，減少
噪聲對(duì)人員的傷害。
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】設(shè)計(jì)機(jī)理
目前，控制排汽放空噪聲的有效方法是在排汽管口安裝消音器
針對(duì)高壓蒸汽排空噪聲的特點(diǎn)，該蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】必須具有降壓降速、改變頻率或改變噴射氣流
參數(shù)等功能才能取得消聲效果。
1)利用節(jié)流降壓原理降低蒸汽的排放壓力。由于排氣噪聲功率與壓力降的2.3次方成正比，通過(guò)多級(jí)孔板串聯(lián)，將排汽總壓降分散至各級(jí)節(jié)流孔板上，即把壓力突變排空改
為壓力漸變排空來(lái)獲得消聲效果。
2)利用小孔噴注的移頻效應(yīng)。在聲功率不變情況下，小孔噴注能改變?cè)肼暤念l譜特性，
將噪聲從低頻移向高頻，使峰值頻率落在人耳不敏感的頻率范圍(>8000Hz)或感覺(jué)不
到的超聲頻率范圍(>20000Hz)。
3)利用阻性吸聲層。蒸汽氣流經(jīng)過(guò)節(jié)流降壓、小孔噴注后進(jìn)入阻性吸聲層，聲波在吸聲
材料中的摩擦和粘滯阻力將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到消聲效果。
4)控制產(chǎn)生再生噪聲。蒸汽流速越大，再生噪聲越大。控制排氣口的截面積，可降低蒸
汽氣流產(chǎn)生的再生噪聲。一般高壓排汽放空消聲器內(nèi)的氣流流速不宜大于60m/s。
綜上所述，擬采用節(jié)流降壓+小孔噴注+阻性吸聲結(jié)構(gòu)來(lái)控制高壓蒸汽排空噪聲。
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
節(jié)流降壓層
節(jié)流級(jí)數(shù)確定各級(jí)節(jié)流孔板所承擔(dān)的壓降，按臨界比設(shè)計(jì)
，即式中:Pn為n級(jí)節(jié)流孔板后的壓力，可按駐壓Ps取值，MPa;P1為節(jié)流孔板前的壓
力，即消音器入口壓力，MPa;n為節(jié)流孔板 ( 含小孔噴注層)級(jí)數(shù); q為壓強(qiáng)比(節(jié)流孔
板后的壓力Pn與該級(jí)節(jié)流孔板前的壓力Pn-1之比)，對(duì)飽和蒸汽q=0.577，過(guò)熱蒸汽
q=0.546.
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，小孔噴注后的噪聲大小在很大程度上取決于噴注前的駐壓。
如果將進(jìn)入末級(jí)小孔前的駐壓控制在0.8MPa左右，在距排汽口100m處的噪聲已降至
60dB。故計(jì)算時(shí)可取Ps=0.8MPa。
對(duì)式(1)左右兩側(cè)取對(duì)數(shù)，可得節(jié)流降壓每級(jí)流通截面積1級(jí)節(jié)流降壓流通截面
積計(jì)算公式為式中:S1為1級(jí)節(jié)流降壓層流通截面積，cm2;K為排放不同介質(zhì)的
修正系數(shù);飽和蒸汽可取14，過(guò)熱蒸汽可取13.4;口為流量系數(shù)，1.2~2.0;G為排氣汽量
, kg/h;V1為節(jié)流前氣體比容，m3/kg。
已知1級(jí)節(jié)流降壓截面積后，可按與比容成正比例的關(guān)系近似確定其余各級(jí)流通截面積
，簡(jiǎn)化計(jì)算公式為式中:Sn為n級(jí)節(jié)流降壓層流通截面積，cm2;q為壓強(qiáng)比。
消音器的各級(jí)節(jié)流板不但應(yīng)有足夠的流通面積，還應(yīng)有充分的擴(kuò)容空間，以避免氣流在節(jié)
流中產(chǎn)生二次噪聲通過(guò)下一級(jí)節(jié)流傳播，因此各節(jié)流層的間足巨應(yīng)大于15倍孔徑。按
GB/T50087-2013工業(yè) 企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，每級(jí)開(kāi)孔總面積應(yīng)大于原排
汽口面積的1.5~2倍。
節(jié)流降壓消聲量計(jì)算節(jié)流降壓消聲量計(jì)算公式為式中:a為修正系數(shù)，取0.9+0.2，當(dāng)壓力較高時(shí)a取偏低值，壓力較低時(shí)a取偏高值; PO
為環(huán)境壓力，MPa; n為節(jié)流降壓層數(shù)。
小孔噴注層
小孔孔徑理論上小孔噴注的孔徑越小消音效果越好。實(shí)際上由于孔
道堵塞和加工困難，孔徑不宜太小，一般為1~3mm。孔間距一般為孔徑的5~10倍為宜。小孔數(shù)量小孔數(shù)量計(jì)算公式為式中:N為小孔數(shù)量，個(gè); Q為蒸汽總排量，kg/h;qs
為單個(gè)小孔流量，kg/h.
當(dāng)消聲器室溫度Ts鬲45K時(shí)，半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為式中:W為與小孔直徑有關(guān)的系數(shù)
; Ps為駐壓，MPa;Ts為消聲器室溫度，K (見(jiàn)表2)
表2小孔直徑d與W關(guān)系表
Wd/mmi pd/mmi pd/mm0. 70. 85. 7560. 91. 06. 216. 462. 03. 07. 968. 90。
噴注層消音量計(jì)
算噴注層消音量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為式中:d為小孔孔徑，mm。
阻性吸聲層
阻性吸聲層構(gòu)成阻性吸聲層一般由吸聲材料+玻璃布+不銹鋼板構(gòu)成
吸聲材料可采用密度為15~25kg/m3、孔隙率為95%的超細(xì)玻璃棉。為彌補(bǔ)吸聲材料
吸水率高的缺點(diǎn)，在超細(xì)玻璃棉外加玻璃布和一層塑料薄膜。外層設(shè)置--層不銹鋼穿
孔板，其穿孔率為25%~30%，以避免蒸汽氣流對(duì)吸聲材料的沖擊。
阻性吸聲消音量阻性吸聲層的消音量計(jì)算公式為式中q(a0) 為消聲系數(shù)，由法向
吸聲系數(shù)a0決定，可按表3選取;p為阻性吸聲段內(nèi)吸聲材料的飾面周長(zhǎng)，m;|為阻性吸
聲段的長(zhǎng)度，m;S為 阻性吸聲段通道截面積，m2。
表3消聲系數(shù)取值a0中(a0)a0中(a0) a0中( a0)
0.100. 200.300. 110. 240. 390.400. 500.600. 550. 750. 900. 700. 800. 90^ 1. 001.001.201.5
05設(shè)計(jì)實(shí)例以某硫磺回收裝置52t/h鍋爐為例設(shè)計(jì)排汽消聲降噪的復(fù)合消音器介紹如下
鍋爐
額定蒸發(fā)量:G=52th;設(shè)計(jì)汽體流 量:按照鍋爐蒸發(fā)量的30%考慮，即Q= (52x0.3)
t/h=15. 6t/h;排氣管:DN100;設(shè)置目標(biāo):要求距離聲源1m處噪聲<85dB。
蒸汽消音器【復(fù)合式管道蒸汽消音器】設(shè)計(jì)計(jì)算
節(jié)流降壓級(jí)數(shù)根據(jù)式可得此型消音器采用3級(jí)結(jié)構(gòu)就可達(dá)到消
聲要求，其中內(nèi)層為節(jié)流降壓級(jí)，外2層為小孔噴注級(jí)。小孔數(shù)計(jì)算根據(jù)式 ,可得小孔的單孔流量為孔L數(shù)
N=Q/qs=15600/11. 1=1406個(gè)。
小孔孔徑d取2mm。
原始噪聲量離噪聲源1m處的原始噪聲為式中:D0為消音器入口管徑，m。消音量計(jì)算根據(jù)式，節(jié)流降壓消音量為小孔噴注消音量為根據(jù)式 ,
阻性吸聲消音為此消音器理論消音為預(yù)計(jì)加裝蒸汽消音器后距消音器1m處的聲壓級(jí)
為153.9dB-74.2dB=79.7dB<85dB，滿足設(shè)計(jì)要求。
采用節(jié)流降壓+小孔噴注+阻性吸聲高效復(fù)合結(jié)構(gòu)消音器，可以有效
控制高壓蒸汽排空噪聲，將噪聲值從153.9dB降低至79.7dB，從而減少對(duì)人體的傷害
該類(lèi)蒸汽消音器不僅適用于鍋爐高壓蒸汽排空，也適用于寬頻帶的高壓氣流排空，具有很
好的應(yīng)用前景。