船舶消声器设计原理

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1、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

2、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，也可以通过理本文由.L.收集整理论计算确定。理论公式如下：　　柴油机进气流量Q进=nηvVh/60τ（1）　　

3、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

4、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>10

5、dB（A）n=2～3　　B类消声器消声量>15dB（A）n=3～4（2）　　C类消声器消声量>20dB（A）n>4　　6、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

6、。　　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

7、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