天然氣燒嘴：燃燒噪聲的形成機(jī)理及控制生源的途徑
添加時間：2017/6/30 17:32:07 瀏覽次數(shù)：1468
聲源、傳播介質(zhì)及接受器是構(gòu)成系統(tǒng)的三個要素,因此天然氣燒嘴噪聲控制要從三個環(huán)節(jié)考慮,即:
從聲源上根治噪聲 若能從噪聲源本身降低噪聲,乃是*透徹的措施。 所謂從聲源上根治噪聲, 就是將發(fā)聲大的設(shè)備改造成發(fā)聲小或者不發(fā)聲的設(shè)備 。
(2)在噪聲傳播途徑上降低噪聲 如果由于條件限制,從聲源上根治噪聲難以實(shí)現(xiàn)時,就需要在噪聲傳播途徑上采取措施加以控制。例如裝設(shè)吸聲體、隔聲罩、隔聲間、隔聲屏和消聲器等。
(3)在噪聲接受點(diǎn)進(jìn)行防護(hù) 控制噪聲的*一關(guān)是在接收點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。在其他措施不能實(shí)現(xiàn)時,或者只有少數(shù)人在吵鬧的環(huán)境中工作時,個人保護(hù)乃是一種經(jīng)濟(jì)而有效的措施。常用的防聲用具有耳塞、耳罩、頭盔等。
目前對燃燒噪聲的形成機(jī)理并不完全了解, 部分原因是對噪聲源的分析是定性的。其困難在于預(yù)測燃燒噪聲級本身就受到火焰大小,燃燒強(qiáng)度、湍流、燃燒速度、流速、空氣/燃料比和結(jié)構(gòu)等因素的影響。同樣,燃燒噪聲的減低目前更多地依靠經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn), 而不是依靠理論分析及計算。
燃燒噪聲除燃燒過程本身產(chǎn)生噪聲以外, 還與燃燒室及空氣動力特性有關(guān)。下面分類加以討論。
1.空氣動力性噪聲
空氣動力性噪聲,根據(jù)其產(chǎn)生機(jī)理,還可細(xì)分為射流噪聲、渦流噪聲及邊界層噪聲。(1 )射流噪聲 又稱噴注噪聲。是由于噴嘴出口的氣體與周圍靜止介質(zhì)之間有剪切力作用和進(jìn)行動量和質(zhì)量交換形成高速湍動而產(chǎn)生的噪聲 。
(2)渦流噪聲 當(dāng)流體繞流于一個斷面為非流線物體時,在物體的兩側(cè)將交產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦, 引起振動而產(chǎn)生的噪聲。 例如, 當(dāng)流體流過鈍體、突擴(kuò)通道時都會產(chǎn)生渦流噪聲 。
(3)邊界層噪聲 在固體壁面處的流體邊界層內(nèi),由于壁面上壓力變動所產(chǎn)生的噪聲叫邊界層噪聲 。 例如在燃燒器売罩、 旋流器葉片等處的固體壁面都會產(chǎn)生這種噪聲 。
上述噪聲含有各種頻率,當(dāng)與燃燒噪聲產(chǎn)生的頻率相同時,將產(chǎn)生共振,使振幅増大,會發(fā)出很大的噪聲。這里僅討論影響較大的射流噪聲的形成機(jī)理及控制途徑。自由射流噪聲存在高、低頻兩類噪聲。高頻噪聲主要發(fā)生在噴口處,而低頻噪聲主要發(fā)生在混合區(qū)(初始段)和湍流區(qū)(過渡區(qū))交界處附近。產(chǎn)生射流噪聲*顯著的區(qū)域是射流混合區(qū)，這時射流外邊界與外部氣體介質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)烈的混合。在混合區(qū)內(nèi)聲強(qiáng)是個定值。湍流區(qū)的聲強(qiáng)與距離的7次方成反比而急劇減弱。噴口處聲強(qiáng)與氣流噴出速度的8次方成正比。 高頻成分的噪聲在混合區(qū)中與距離的3次方成比例衰減,在湍流區(qū)與距離的l0次方成例衰減。低頻成分的噪聲在混合區(qū)內(nèi)與距離的3次方成成比例增強(qiáng)，在湍流區(qū)與距離的4次方成比例衰減。
高頻噪聲與垂直射流軸向的徑向湍流速度有關(guān), 因此主要是徑向輻射。低頻噪聲與軸向湍流速度有關(guān), 主要是沿軸向輻射。因此, 如果減弱射流徑向湍流強(qiáng)度,則高頻噪聲減少,徑向聲壓降低;如果減弱射流軸向湍流強(qiáng)度,則低頻噪聲減少, 軸向聲壓降低.
由此可見, 控制射流噪聲的途徑主要是改變噴嘴出口附近的湍流結(jié)構(gòu), 以影響高頻成分和徑向聲壓。 其措施是改變?nèi)紵鲊娍诘男螤睢?例如采用多孔啦嘴。 在相同噴口面積情況下, 多孔喊口比単孔噴口產(chǎn)生的噪聲小。 這是由于射流相互干擾使射流混合段發(fā)生變化的結(jié)果。
當(dāng)噴口內(nèi)外壓力比大于臨界值( P,/P。> 1.89 )時,噪聲會增加很多(約幾l-分貝) ,稱為阻塞射流噪盧(又稱阻塞噴注噪盧) ,高壓噴射器就會產(chǎn)生這種噪聲。阻塞射流噪聲的來源,除了一般射流噪聲外, 還由于嘖 口阻塞( 壓力比大于臨界值) , 出噴口的射流沖擊波沿軸向形成一系列的小沖擊室, 對聲波起放大和反饋?zhàn)饔?從面使噪聲增大。
阻塞射流噪聲分兩部分, 即連續(xù)譜噪聲和離散譜噪聲。連線譜部分和一般射
流噪聲相似, 但譜峰頻率較高, 尤其在峰值附近更加突出, 突出的大小隨壓力比增大而增加。離散普部分噪聲主要在氣室1:l,力約為(2-4) x 105Pa時產(chǎn)生。
阻整射流產(chǎn)生的沖.擊室很不穩(wěn)定、 容易受外部影響, 例如噴口稍不平滑，離散譜頻率噪聲就降低很多, 如果噴口粗糙, 外緣加有異向葉片, 噪聲可降低20~30dB。 .
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