CN105019983A - 大功率柴油机单节突变截面管式消声器 - Google Patents

Abstract

本发明的大功率柴油机单节突变截面管式消声器，由进气通道、扩张室和排气通道构成，其进气通道横断截面积S₁、扩张室横断截面积S₂、排气通道横断截面积S₃及扩张室长度l同时满足：<maths num="0001"></maths>式中：c-排气声速m/s，f-排气频率中对噪声影响较大的频率，n-排气通道个数，m-奇数，w-零或正整数。可实现最大消声量，达到最佳消声效果，避免了消声器设计过程的盲目性，省去了大量复杂繁琐的试算工作量。

Description

大功率柴油机单节突变截面管式消声器

技术领域

本发明涉及一种大功率柴油机单节突变截面管式消声器,属于柴油机制造技术领域。

背景技术

目前大功率柴油机普遍采用单节突变截面管式消声器，由进气通道、扩张室和排气通道构成，通过扩张室结构来降低声波声压，并使声波产生反射和透射，以达到降低噪声的目的，见附图1。对于这种结构的消声器，扩张室的长度及各通道与扩张室截面积比值对于消声器的消声效果至关重要，简单地加大扩张室的长度和扩张室的截面积并不一定能带来好的消声效果。尤其是当扩张室长度为噪声二分之一波长的整数倍时，消声器的消声量反而还会为零；而截面积过大的扩张室则会产生高频失效现象，同样也会使消声量显著降低(见《噪声控制工程的设计与计算》92页，智乃刚、许亚芬编著，水利电力出版社，1994年12月第一版)。因此如何选取扩张室的长度及各截面积比的最佳数值一直是困扰本技术领域的难题。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种大功率柴油机单节突变截面管式消声器，可达最佳消声效果。

本发明的目的是这样实现的：一种大功率柴油机单节突变截面管式消声器，由进气通道、扩张室和排气通道构成，其特征在于其进气通道横断截面积S₁、扩张室横断截面积S₂、排气通道横断截面积S₃及扩张室长度l须同时满足：

$S_2=1.17\&times;{\left(\frac{c}{f}\right)}^2---\left(1\right)$

$S_3\&le;\frac{S_2}{n}\&le;S_1---\left(2\right)$

$l=\frac{mc}{4f}---\left(3\right)$

$l\&le;\frac{(2w+1)}{2.44}\sqrt{\frac{S_2}{\mathrm{\&pi;}}}---\left(4\right)$

式中：c-排气声速m/s，f-排气频率中对噪声影响较大的频率，n-排气通道个数，m-奇数，w-零或正整数。

本发明的技术方案，用四个数学表达式准确决定突变截面管式消声器各结构尺寸因素，可实现最大消声量，达到最佳消声效果，避免了消声器设计过程的盲目性，省去了大量复杂繁琐的试算工作量。

附图说明

图1为大功率突变截面管式消声器结构原理示意图。

图中标记为：1-进气通道；2-扩张室；3-排气通道组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

柴油机的给定排气条件是：排气口截面积为0.28平方米，排气频率中对噪声影响较大的频率f＝800Hz，排气声速c＝528米/秒，排气气流速度为10米/秒，排气流量为13880立方米/小时。根据给定条件确定消声器的进气通道横断截面积S₁、扩张室横断截面积S₂、排气通道横断截面积S₃及扩张室长度l。

第一步：确定消声器的进气通道横断截面积S₁。取柴油机排气口截面积为消声器的进气通道横断截面积，即

S₁＝0.28m²

第二步：确定消声器的扩张室横断截面积S₂。将相关数值代入公式(1)

$S_2=1.17\&times;{\left(\frac{c}{f}\right)}^2=1.17\&times;{\left(\frac{528}{800}\right)}^2=0.509652m$

第三步：确定排气通道横断截面积S₃。考虑到柴油机排气气流速度为10米/秒，排气流量为13880立方米/小时，选取通道个数为4，将相关数值代入公式(2)

$\begin{array}{cc}{S}_3\&le;\frac{S_2}{n}\&le;S_1& S_3=\frac{S_2}{4}=\frac{0.509652}{4}=0.127413m^2\end{array}$

第四步：确定扩张室长度l。将相关数值代入公式(3)，取m＝1：

$l=\frac{mc}{4f}=\frac{528}{4\&times;800}=0.165m$

将相关数值代入公式(4)，取w为0时，不等式右侧数值为最小

$\begin{array}{cc}l\&le;\frac{(2w+1)}{2.44}\sqrt{\frac{S_2}{\mathrm{\&pi;}}}& 0.165\&le;\frac{1}{2.44}\sqrt{\frac{0.509652}{3.14}}\end{array}$

此时不等式仍成立。

最后，确定此消声器的进气通道横断截面积S₁＝0.28m²、扩张室横断截面积取两位小数S₂＝0.51m²、排气通道横断截面积S₃＝0.1278m²、扩张室长度l＝165mm。经试验得出实际最大消声量为6.5dB。

实施例二

柴油机的给定排气条件是：排气口截面积为0.05平方米，排气频率对噪声影响较大的频率f＝800Hz，排气声速c＝229米/秒，排气气流速度为10米/秒，排气流量为7770立方米/小时。根据给定条件确定消声器的进气通道横断截面积S₁、扩张室横断截面积S₂、排气通道横断截面积S₃及扩张室长度l。

第一步：确定消声器的进气通道横断截面积S₁。取柴油机排气口截面积为消声器的进气通道横断截面积，即

S₁＝0.05m²

第二步：确定消声器的扩张室横断截面积S₂。将相关数值代入公式(1)

$S_2=1.17\&times;{\left(\frac{c}{f}\right)}^2=1.17\&times;{\left(\frac{229}{800}\right)}^2=0.096m$

第三步：确定排气通道横断截面积S₃。考虑到柴油机排气气流速度为10米/秒，排气流量为7770立方米/小时，选取通道个数为3,将相关数值代入公式(2)

$\begin{array}{cc}{S}_3\&le;\frac{S_2}{n}\&le;S_1& S_3=\frac{S_2}{3}=\frac{0.096}{3}=0.032m^2\end{array}$

第四步：确定扩张室长度l。将相关数据代入公式(3)，取m＝1

$l=\frac{mc}{4f}=\frac{229}{4\&times;800}=0.07156m$

将相关数值代入公式(4)，取w为0时，不等式右侧数值为最小

$\begin{array}{cc}l\&le;\frac{(2w+1)}{2.44}\sqrt{\frac{S_2}{\mathrm{\&pi;}}}& 0.07156\&le;\frac{1}{2.44}\sqrt{\frac{0.096}{3.14}}\end{array}$

此时不等式仍成立。

最后，确定此消声器的进气通道横断截面积S₁＝0.05m²、扩张室横断截面积S₂＝0.096m²、排气通道横断截面积S₃＝0.032m²、扩张室长度l＝71.56mm。经试验得出实际最大消声量为4.4dB。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种大功率柴油机单节突变截面管式消声器，由进气通道、扩张室和排气通道构成，其特征在于其进气通道横断截面积S₁、扩张室横断截面积S₂、排气通道横断截面积S₃及扩张室长度l须同时满足：

$S_2=1.17\&times;{\left(\frac{c}{f}\right)}^2---\left(1\right)$

$S_3\&le;\frac{S_2}{n}\&le;S_1---\left(2\right)$

$l=\frac{mc}{4f}---\left(3\right)$

$l\&le;\frac{(2w+1)}{2.44}\sqrt{\frac{S_2}{\mathrm{\&pi;}}}---\left(4\right)$

式中：c-排气声速m/s，f-排气频率中对噪声影响较大的频率，n-排气通道个数，m-奇数，w-零或正整数。