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排气噪声控制

各种气体放空,通常是直接泄放在大气中,放空排气装置的尾端一般为管段或孔,其截面多为圆形,所以,这类放空基本属自由圆射流。气体流出前的压力一般都很高,一旦从喷口喷出,压力锐减为环境压力,而体积相应扩大,表现为以很高速度流出喷口,气体以很高的速度流出管或孔口,冲击、卷吸静环境气体,形成剧烈扰动,从而辐射出强烈的噪声,这种噪声称为喷注射流噪声。同时喷注结构一般为亚声速,即出流速度小于当地声速,它大体分为混合区、过渡区和充分发展区三部分。混合区的长度约为喷口直径D5倍,混合区内有一个锥形喷注核心,核心气流等于喷气的流速。在核心周围,喷注与周围卷吸来的气体剧烈混合,它是喷注噪声产生的主要区域,该部分辐射噪声主要为高频噪声。过渡区是离喷口5D~15D区域,该区域气流为湍流运动,是产生噪声的次要区域,喷注噪声频率较低。充分发展区位于15D以外,它产生的喷注噪声一般可忽略。


喷注噪声是宽频带噪声,它的强度及频率可由实际测量得到。如果由理论计算,它的峰值频率可由下式估算:

fm=0.2V/D

式中:fm为喷注噪声的峰值频率(Hz)V为排气速度(m/s)D为喷口直径(m)

喷注辐射噪声的总声功率W可由下式近似计算:

式中:R为常数,实验值为0.3×10-4~1.8-4ρ为排放气体密度(kg/m3)ρ0为环境大气密度(kg/m3)c0为大气中声速(m/s)

若用声压级表示喷注噪声强度,在离喷口lm远处的声压级Lp可由下列经验公式计算:


式中:g=Ps/P0Ps为喷口内气流驻点压强,P0为环境压强。

针对排气噪声控制,一般采用排气消声器,主要包括小孔喷注消声器、节流降压消声器和多孔扩散消声器。

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