[发明专利]用于旋转气液混合流动噪声控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于旋转气液混合流动噪声控制装置，适用于各类热动力装置的高温尾气及冷却液混合后的气液排废噪声消除。

背景技术

在各类热动力装置的应用场合，噪声问题因其特殊的重要性而受到广泛重视。噪声源之一来自热动力装置的尾气排放。热动力装置产生的大量废气，与冷却水混合后，经旋转排气管排入外界环境，这一过程产生强噪声。

目前，针对各类热动力排气噪声，美国、俄罗斯等国均展开深入研究，但很少有详细的公开报道。目前，国内很少有针对安装在热动力装置后的旋转管路内气液混合流动噪声的专门噪音控制结构。主要技术难题有：

1、旋转排气管内空间有限。目前常规消声器主要有抗式消声和阻式消声，或阻抗结合，但都是依靠充足的容积变换来实现噪声控制，而尾气排气管的有限空间对消声器结构的要求很高；

2、气液混合流问题。目前大多说消声器主要用于气相消声，而对液相消声器和气液混合消声器极为少见。热动力排废管内的气液混合要求设计消声器能适用于气液混合排废消声。

3排气管路的低流阻要求。过大的管路流阻影响上游热动力装置的正常工作，消声结构的设计不仅要考虑降噪效果，还要考虑流阻的损失。

综上，对热动力排气噪声消声器的设计，要综合考虑降噪效果，流阻损失及气液混合流的分离等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降噪效果好的用于旋转气液混合流动噪声控制装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于旋转气液混合流动噪声控制装置，包括按照气流方向依次排列在的尾气排气管内的导向叶片组件、控涡结构、隔板I、隔板II和隔板III；

导向叶片组件、隔板I、隔板II和隔板III均与尾气排气管固定相连，控涡结构与导向叶片组件的尾部固定相连；导向叶片组件和隔板I之间的尾气排气管内腔形成共振腔室I，隔板I和隔板II之间的尾气排气管内腔形成共振腔室II，隔板II和隔板III之间的尾气排气管内腔形成共振腔室III；

隔板I、隔板II和隔板III的中心均设有中心通孔，隔板I、隔板II和隔板III的边缘处均设有至少3个的均匀排列的边缘通孔。

作为本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置的改进：导向叶片组件包括叶片轴和2～4片的叶片，每片叶片的外出口角β1为30°～60°，每片叶片的内出口角β2为35°～55°。

作为本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置的进一步改进：叶片的包角范围为90°～180°。

作为本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置的进一步改进：控涡结构的外表面与导向叶片组件的叶片轴的外表面呈光滑连接。

作为本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置的进一步改进：隔板I、隔板II和隔板III的边缘通孔的数量依次增多。

作为本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置的进一步改进：导向叶片组件的轴心线与尾气排气管的轴心线相重合。

本发明的用于旋转气液混合流动噪声控制装置，利用热动力排气管旋转特性，首先设计导向叶片结构进行气液相分离；另，设计消声结构控制排废噪声；控涡结构等的设计还能有效控制排气管路的阻力损失。

由于气液流体对排气管内噪声影响较大，液滴在管内冲撞可能产生新的噪声，而且气液混流影响后续消声器的性能。而单纯依赖排气管管壁旋转带动管内气体旋转而产生的离心力不能将排气管内的气液分离。综上要求，设计导向叶片组件，依靠导向叶片组件在随排气管旋转时产生切向速度，分离气液两相。为减小导向叶片组件的流阻，同时也要满足其为气液相提供足够的离心力，因此设计成导向叶片组件的轴心线与尾气排气管的轴心线相重合。

气流经过导向叶片组件后在其后尾产生涡流，涡流的存在会产生新的流动阻力，而且会产生新的流动噪声。控涡结构的圆滑过渡的曲面设计(即控涡结构的外表面与导向叶片组件的叶片轴的外表面呈光滑连接)能引导气流流动，避免涡流的产生。

共振腔室I、共振腔室II、共振腔室III通过隔板I、隔板II和隔板III上分别设置的中心通孔相连通，形成腔室消声器，用于降噪。在隔板I、隔板II和隔板III的边缘处(即指与尾气排气管的接触边缘处)设置的边缘通孔，使气液混合相中的液相在导向叶片组件及旋转的尾气排气管的作用下被甩向尾气排气管的管壁，液体在“趋壁”效应和气流的轴向速度作用下沿管壁向下游移动，即，上述边缘通孔作为液相的流道而存在。