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对柴油机排气消音器的设计及安装使用问题分析?
发布时间:2023/11/9 点击次数:355

柴油机排气消音器的设计及安装使用问题分析?
 

       对柴油机排气消音器的设计及安装使用问题分析?正是因为柴油机本身具有较高的热效率,因此被广泛应用到各个行业之中,但是也因为柴油机工作相对较为粗暴,噪声较大,所以如何进一步降低柴油机的噪声问题俨然已经成为为棘手的问题所在。尤其是柴油机排气消音器设计的好坏会直接影响到柴油机的排气噪声大小。基于此本文即结合相关参考文献,就柴油机排气柴油机排气消音器进行优化设计,以此进一步降低柴油机的噪声问题。
     
柴油机排气消音器设计工作本身就是一项极为复杂的系统性工程,其设计好坏不仅会直接影响到整个柴油机排气噪声大小,同时还会对柴油机排气消音器本身的机构性能造成一定的影响。所以进一步优化柴油机排气柴油机排气消音器设计,以此降低柴油机排气噪声则尤为重要。为此以下即以CBTK00型柴油机为例展开粗浅的探讨,以期能够进一步提高消费者在使用柴油机过程中的舒适度。
1.
柴油机排气消音器的结构设计
一,确定气流流通面积。
      在设计柴油机排气消音器的过程中,合理的控制柴油机排气消音器中的气流速度,尽可能的降低气流对消声效果所带来的影响,对气流的再生噪声有着十分积极的抑制作用。因此气流速度的控制是柴油机排气消音器结构设计中一个十分关键的参数所在。通常情况增大管道流通面积虽然能够减少气流速度,但是却会导致柴油机排气消音器夸张比减小。所以,在综合的考虑气流速度与扩张比的前提下,可以将柴油机排气消音器内部气流速度控制在40~60m/s范围内。因为CBTK00柴油机的排气柴油机排气消音器,其进口直径为60mm,截面积为2826mm2,并且因为柴油机排气消音器的内部有穿孔板和穿孔管的存在,流通面积为1865m2,这也就是柴油机排气消音器内部的有效的流通面积。本次设计中CBTK00柴油机的实际进气流量为84m3/h,柴油机排气消音器内的排气流速为41m/s,其流通面积则应该为1865m2。
二,选择
柴油机排气消音器的腔数与腔长。
      对于
柴油机排气消音器而言,想要获得较好的高频消声效果必须要增加腔数,这样不仅会造成低频消声效果相对较差,还会进一步增加制造与加工成本。而如若想要获得较好的低频消声效果而减少腔数,又会造成高频消声效果较差。所以在综合考量CBTK00型柴油机的排气噪声频谱特性以后,将柴油机排气消音器均匀的分割成为2到3个腔为适宜。
表1两种柴油机排气消音器的性能对比表
      此外,当柴油机排气消音器各个腔体内部的消声峰值和排气噪声主要峰值相同时,柴油机排气消音器的效益效果佳,所以通过排气噪声频谱特性还可以确定各个腔的长度。需要注意的是因为柴油机排气消音器的一腔对高速气流具有缓冲作用,所以将一腔设计为长腔的做法为常见。当然因为柴油机排气消音器后一腔的气流的平均温度上低,所以在新方案中也可以将后一腔设计成为长腔。
三,选择消声元件。
      确定好
柴油机排气消音器的腔数与各腔长度以后,可以直接采取在隔板上开孔的方法对各个腔体进行连接,也可以采取内插管连接方法。而选择内插管的方式既可能增大有效消声频段内的消声量,也能够减少大部分的通过频率,有效提高扩张腔内的消音性能。所以,在CBTK00型柴油机的排气柴油机排气消音器腔体之间使用内插管连接为适宜。此外为了弥补这种柴油机排气消音器在高频段上存在的消声量不足这一问题,可以使用穿孔消声元件。
2.柴油机排气消音器设计优化方案
      基于上述
柴油机排气消音器结构设计内容,我们可以清楚的看到对柴油机排气消音器消声性能造成较大影响的具体参数,进而以此为切入点,设计出两种柴油机排气消音器,分比为1#,2#。1#柴油机排气消音器的外壳尺寸为Φ210×264mm,采用的是三腔回流结构,长腔为三腔,一二腔之间使用穿孔板,出口管则采取穿孔管结构。在穿孔管与穿孔板之间布置66个Φ6小孔,流通面积为594π(mm2),进口流通面积为576π(mm2)并小于穿孔流通面积。可采取扩大容积、增加腔数、采用内插管的方式进行改进。具体而言可以将壳体的直径加大至210mm,长度加大至268mm,从而进一步增大了容积比与扩张比。
      2#柴油机排气消音器依旧采取原有直径与长度,173mm、264mm。采取带有穿孔管的回流结构作为
柴油机排气消音器的内部结构。同时为了获得更加良好的消声效果,进出口管均可使用穿孔管。腔内部的四根流通管直径为34mm,流通面积为578π。此外为了方便打孔以及孔的布置,应将进气口直径改为60mm,小孔直径为5mm,进气管布置96个孔,流通面积为600π,排气管出口同样布置96个孔。
3.试验验证
      通过对CBTK00型柴油机九点声压级的实验测量,计算整机的声功率级,对新型柴油机排气消音器的消声性能加以考察,具体如表1所示。
      从表1中我们可以清楚的看到,1#柴油机排气消音器虽然具有较好的消声效果与油耗性能,但是因为体积相对较大,所以在安装、生产方面会产生一定的影响,成本会被进一步加大。而2#柴油机排气消音器虽然体积较小,适合于批量生产,但是在消声效果与油耗性能上则稍显逊色,想要达到国家标准的整机噪声水平需要对发动机的其他部件进行改进。
      从整体的试验研究来看,尺寸相对较小的
柴油机排气消音器更加适合工厂的大批量生产,值得进行深层次的研究与论证。

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