消聲器
由于我國目前對消音器的設(shè)計，還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以遵照執(zhí)行，大多數(shù)廠家均根據(jù)自己的經(jīng)驗來設(shè)計制作，且技術(shù)又相對保密的。因此本消音器的設(shè)計，經(jīng)查閱大量資料，采用科學(xué)院聲學(xué)研究所馬大猷教授等人提出的小孔噴注噪聲極其控制理論，采用節(jié)流降壓與小孔消音的原理結(jié)合現(xiàn)場實際情況來設(shè)計解決環(huán)境噪聲超標(biāo)的難題。
消音器的工藝參數(shù)為：蒸汽排放絕對壓力：40 kg/ cm2，排汽溫度：390℃，蒸汽比容ρ：0.0721 m3/ kg，排汽流量Q：8t/h；噪聲達(dá)到110dB以上，要求消音器的噪聲小于85dB的環(huán)保要求。
一、 設(shè)計原理。
復(fù)合式小孔噴注消音器是利用節(jié)流作用降低小孔噴注前的駐壓，預(yù)先消耗部分聲能，再dB與小孔降噪相結(jié)合，達(dá)到較高的消聲量；其原理是利用節(jié)流降壓與小孔噴注兩種消聲機理，通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的。
1. 小孔噴注消音器
小孔噴注消音器的設(shè)計機理是根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所馬大猷教授等人提出的小孔噴注噪聲極其控制理論，從發(fā)聲機理上使它的干擾噪聲減少，由于噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比，若噴口直徑變小，噴口輻射的噪聲能量將叢低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，高頻噪聲反而增高，當(dāng)孔徑小到一定值（達(dá)到mm級），實驗表明，當(dāng)孔徑≤4mm時具有移頻作用，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍（聽覺最敏感的區(qū)域250~5000赫茲）；根據(jù)這一機理將一個大的噴口改為許多小孔來代替，便能達(dá)到降低可聽聲的目的。從實用角度考慮，孔徑不能選得過小，因為過小的孔徑不僅難于加工，同時易于堵塞，影響排汽。一般選用直徑1~3mm的小孔為宜。
2.節(jié)流降壓消音器
節(jié)流降壓消音器是利用節(jié)流降壓原理而制成的。根據(jù)排汽流量的大小，適當(dāng)設(shè)計通流截面，使高壓氣體通過節(jié)流孔板時，壓力都能最大限度地降低到臨界值。這樣通過多級節(jié)流孔板串聯(lián)，就能把排空的一次壓降分散到若干個小的壓降。由于排汽噪聲功率與壓力降的高次方成正比例，所以把壓力突變排空改為壓力在消音器內(nèi)就逐漸降下來再排空，這樣能使消音器內(nèi)流速控制在臨界流速下，不致產(chǎn)生激波噪聲，壓力在最大限度地降到臨界值，使消音器獲得較好的消聲效果。
同時節(jié)流降壓后小孔噴注層的駐壓大大變小，小孔噴注層強度設(shè)計所需的壁厚也大為減薄，這樣給小孔噴注層的鉆孔加工減小難度。消音器入口處的壓力通常是給定的，當(dāng)排放壓力較高時，為了取得所需的消聲值，經(jīng)過幾次節(jié)流降壓，使汽體進(jìn)入小孔噴注前的壓力由消音器入口處的壓力P1按比例降低設(shè)計；通常情況下，節(jié)流降壓消音器的各級壓力選擇為等比級數(shù)下降，設(shè)節(jié)流孔板級數(shù)為n，臨界壓力比為q (q＜1) ，可得：
（1）
根據(jù)氣體狀態(tài)方程、連續(xù)性方程和臨界流速公式，由資料可知節(jié)流裝置的通流截面，可按下式計算：
（2）
式中: S1為節(jié)流面積（cm2）;G為排放氣體的質(zhì)量流量（t/h）；V1為節(jié)流前氣體的比容(m3/kg)，P1為節(jié)流前氣體的絕對壓力（kg/ cm2）；μ為保證排汽量的截面修正系數(shù)，通常取1.2~2.0，
二、 結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)上述原理，經(jīng)綜合分析，本消音器考慮采用節(jié)流降壓與小孔噴注相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，首先為保正小孔噴注有良好的消音效果，據(jù)資料[2]上的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，將小孔噴注層的駐壓確定為5~10kgf/cm2，則小孔噴注將獲得較好的效果；再根據(jù)預(yù)定的小孔噴注層的駐壓及[1]式，就可確定消音器節(jié)流降壓所需要的級數(shù)。
1）節(jié)流前后的降壓比q值的確定節(jié)流前后的壓降比q值的取值，對高壓排放的節(jié)流降壓裝置，通常按臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)設(shè)計；根據(jù)資料[1]，臨界狀態(tài)下，過熱蒸汽的壓降比為q=0.546，q值過大，各級壓力降低緩慢，所需節(jié)流級數(shù)增多，致使消音器體積增大；q值過小，不能有效地把流速控制在臨界流速下，仍會產(chǎn)生強烈的激波噪聲，會使消音器的性能下降。由于本消音器的氣源壓力較高，按接近臨界狀態(tài)選取各級壓強比，經(jīng)查閱有關(guān)資料，按亞臨界狀態(tài)設(shè)計比按臨界狀態(tài)設(shè)計的的消音效果好，因此本設(shè)計采用亞臨界狀態(tài)設(shè)計，取q=0.45；取小孔噴注層的駐壓為8.1kgf/cm2，則根據(jù) [1]式，需要的節(jié)流孔板級數(shù)為n=2。
2）節(jié)流降壓層及小孔噴注層開孔面積及參數(shù)的確定根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所的研究證明，只有當(dāng)小孔總面積與排氣管截面積之比為1.6時，才能使排氣管排氣無阻，因此修正系數(shù)μ取1.66；由式（2），根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，通過計算第一級節(jié)流孔板的通流面積為S1=7.65 cm2，為了便于實際加工而不影響消音器性能，本設(shè)計的穿孔直徑取為 d=6mm，即得第一級穿孔數(shù)N1=27個，實取28個；在計算出第一級節(jié)流孔板通流面積S1后；由于各級降壓后汽體溫度可考慮為近似保持不變（氣流在消音器器中流動，流速很高，氣體來不及與外界發(fā)生熱交換即排出），則其它各級的計算與第一級相同，各級計算結(jié)果列表如下：
各級節(jié)流降壓小孔噴注復(fù)合消音器設(shè)計參數(shù)級數(shù)
單位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
進(jìn)口壓力 Kg/cm2 40 18 8.1
通流面積S cm2 7.65 17 37.8
比容 cm3/ Kg 0.0740 0.1526 0.3179
壓降比 q 0.45 0.45孔徑d mm 6 4 3
孔數(shù)n 27 135 535
3）消音量的計算
㈠、根據(jù)資料 （3），節(jié)流降壓的消聲量按下式計算
式中k----- 經(jīng)驗修正系數(shù)，取0.9±0.2；取0.9
P1-------消音器入口前排氣壓力kg/cm2，取40 kg/cm2
p0-------環(huán)境大氣絕對壓力kg/cm2，取1.033kg/cm2。
n-------節(jié)流級數(shù)。
則 =10×0.9×lg =16.4dB
㈡、小孔噴注消音器輻射的消聲量，根據(jù)資料
（3）按下式計算：
=27.5-14.3=13.2 dB
其中：D為小孔孔徑mm。
通過上述計算本消音器經(jīng)節(jié)流降壓及小孔噴注消音后的消聲量為
16.4+13.2=29.6dB
則消音器的排放噪聲110 dB減去消音器的消聲量，尿素CO2壓縮機的主蒸汽排放噪聲經(jīng)消音器消聲后產(chǎn)生的噪聲為80.4dB，小于國家環(huán)保的規(guī)定，因此本消音器的設(shè)計滿足現(xiàn)場實際的需要。
總之，由于本人對消音器的設(shè)計還缺乏經(jīng)驗，雖然理論上計算滿足了生產(chǎn)實際的要求，是否能達(dá)到理論上的計算結(jié)果，還有待消音器實施安裝后經(jīng)實踐的檢驗。