ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПНОЙ СТРУИ ПАРА (ВАРИАНТЫ)
EXHAUST STEAM JET SILENCER (VERSIONS)

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к системам сброса технологических сред тепловых электрических станций, например выброса пара при срабатывании главных предохранительных клапанов котлов, продувок пароперегревателей, растопок котлов и котлов-утилизаторов.
Выбор конкретной рабочей схемы глушителя шума определяется требованиями по акустической эффективности шумопоглощения, пропускной способности и безопасности, максимально допустимому входному давлению, габаритам.
Известно устройство шумоглушения сброса пара, состоящее из входного патрубка с дроссельной решеткой, дроссельного блока, представляющего собой перфорированный стакан, переходную камеру с внутренней цилиндрической звукопоглощающей облицовкой, диссипативного блока с шумопоглощающими элементами и выхлопного модуля, состоящего из конфузора и защитной крышки. Шумопоглощающие элементы диссипативного блока представляют собой плоские пластины, либо соосно расположенные цилиндры, выполненные из перфорированного листа, между которыми помещается волокнистый шумопоглощающий материал. При этом струя сбрасываемого пара направляется в зазоры между шумопоглощающими элементами параллельно перфорированной поверхности [Яблоник Л.Р. Шумозащитные конструкции турбинного и котельного оборудования: теория и расчет: Дисс. док. тех. наук: 05.04.12 СПб, 2004, с. 365-370].
Известен глушитель шума выхлопной струи пара, содержащий корпус, составленный из соосно составленных ступеней с дросселями пара в виде спирально свернутой сетки, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, первая ступень корпуса снабжена дренажным устройством и соединена с выхлопным трубопроводом, число ступеней выбрано равным трем, вторая ступень имеет несколько вертикальных трубчатых глушителей, образованных перфорированными обечайками, размещенных равномерно в корпусе ступени и закрепленных с торцевых сторон диафрагмами, за второй ступенью следует камера расширения, снабженная коническими обечайками, третья ступень содержит несколько цилиндрических кассет со звукопоглощающим материалом, которые закреплены между двумя взаимно перпендикулярными рядами перегородок и завершается крышей обтекаемой формы, при этом все ступени снабжены внутренней звукопоглощающей облицовкой. Струя пара, прошедшая вторую ступень шумопоглощения, на третьей ступени направляется между цилиндрическими кассетами с шумопоглощающим материалом [Патент РФ №2491427, МПК F01D 25/30, опубл. 27.08.2013].
Известен глушитель газовой турбины, обеспечивающий глушение вибрации и низкочастотного шума, которые обычно порождаются турбулентностью в выхлопах газовой турбины, в корпусе которого расположен распределитель потока, содержащий звукопоглощающие удлиненные полые перфорированные элементы, обеспечивающие равномерное распределение потока выхлопных газов газовой турбины [Патент US 4180141, МПК F01D 25/30; F01N 1/08; F01N 1/10, опубл. 1979-12-25].
В данной конструкции отсутствует внутренняя облицовка по всему периметру корпуса звукопоглощающим материалом, что не обеспечивает достаточное снижение шума.
Известен глушитель шума, содержащий цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающей конструкцией, а центральная перегородка выполнена в виде звукопоглощающего элемента, имеющего остов, который с двух сторон облицован звукопоглощающим материалом, причем остов звукопоглощающего элемента имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной направлению движения аэродинамического потока, звукопоглощающая конструкция выполнена из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.
В данном глушителе осуществляется переход звуковой энергии в тепловую, при этом в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя [Патент РФ 2511868, МПК F01N 1/18, G10K 11/00, опубл. 10.04.2014].
Известен глушитель шума выхлопной струи пара, содержащий корпус, составленный из ступени с дросселями пара в виде спирально изогнутой сетки, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу и ступень расширения, первая ступень снабжена дренажным устройством и соединена с выхлопным паропроводом, дроссели выполнены в виде рулонов спирально свернутой сетки, которые имеют разный диаметр, звукопоглощающая внутренняя облицовка выполнена разной толщины, а ступень расширения снабжена стабилизирующим устройством, закрепленным к стенкам ступени с помощью ребер [Патент на полезную модель РФ 143480, МПК F01D 25/30, опубл. 27.07.2014].
Недостатками известных устройств являются низкая надежность и недолговечность работы устройств. Это связано с тем, что для получения необходимой эффективности шумопоглощения приходится выполнять шумопоглощающие элементы достаточно большой толщины, при этом волокнистый шумопоглощающий наполнитель в процессе эксплуатации оседает вниз между пластинами или цилиндрическими кассетами, слеживаясь и уплотняясь в нижней части и образуя пустые незаполненные полости в верхней части шумопоглощающих элементов.
Техническая задача состоит в создании надежной конструкции, обеспечивающей снижение уровня шума выхлопных струй пара в рабочей зоне и на селитебной территории без снижения параметров шумопоглощения в течение всего срока эксплуатации.
Решение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в глушителе шума выхлопной струи пара, состоящем из верхней и нижней ступеней, содержащем корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, установленную с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполненную из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод, верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок, состоящий из звукопоглощающих элементов толщиной Н, установленных с зазором S между ними, закрепленных с торцевых сторон между двумя перегородками, при этом эффективность шумопоглощения зависит от соотношения H/S, а ниже крыши глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизоляционной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка.
Кроме того, звукопоглощающие элементы выполнены в виде плоских шумопоглощающих кассет из перфорированных листов, между которыми размещается волокнистый материал, и закреплены с торцевых сторон перегородками из рядов взаимно перпендикулярных полос.
Кроме того, между перфорированными листами располагается дополнительная перфорированная пластина.
Кроме того, шумопоглощающие кассеты выполнены с укрепляющими спицами, пронизывающими плоские пластины с определенным шагом.
Кроме того, звукопоглощающие элементы выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических перфорированных кассет и закреплены с торцевых сторон перегородками из взаимно перпендикулярных полос.
Решение поставленной задачи обеспечивается также за счет того, что в глушителе шума выхлопной струи пара, состоящем из верхней и нижней ступеней, содержащем корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, установленную с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполненную из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца, звукопоглощающие элементы, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод, звукопоглощающие элементы выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет, на внешнюю поверхность которых намотан шумопоглощающий волокнистый материал, закрепленный хомутами, при этом кассеты зажаты между параллельными горизонтальными тарелками со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет, при этом струя пара направлена внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами, а ниже крыши глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизоляционной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - продольный разрез глушителя шума выхлопной струи пара.
Фиг. 2 - разрез А-А - вариант компоновки звукопоглощающего блока (диссипативной части) панелями.
Фиг. 3 - плоский шумопоглощающий элемент с дополнительной перфорированной пластиной.
Фиг. 4 - плоский шумопоглощающий элемент с укрепляющими спицами.
Фиг. 5 - разрез А-А - вариант компоновки звукопоглощающего блока (диссипативной части) цилиндрами.
эф
Фиг. 6 - зависимость расчетной эффективности шумопоглощения L от соотношения толщины (Н) пластин к зазору между пластинами (S).
Фиг 7 - шумопоглощающие элементы в виде цилиндрических перфорированных кассет.
Фиг. 8 - шумопоглощающие элементы в виде цилиндрических перфорированных кассет, вид сверху.
Глушитель шума выхлопной струи пара содержит корпус 1, внутри которого с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса 1 установлена звукопоглощающая внутренняя облицовка 2 для снижения шума, генерируемого внутри глушителя, выполненная из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, например, выполненных из стали, алюминия, оцинкованной стали, работающего по принципу резонатора Гельмгольца, обеспечивающего одновременно поглощение звука и тепла.
Глушитель шума выхлопной струи пара состоит из двух ступеней. Первая нижняя ступень включает дроссельный блок 3, выполненный из сетки галунного плетения и предназначенный для плавного дросселирования потока пара и его выравнивания по сечению глушителя путем разрушения структуры струи пара и плавного снижения скорости и давления потока.
Дроссельный блок 3 установлен на основании 4 корпуса 1 и включает выхлопной трубопровод 5, представляющий перфорированную трубу, закрытую сверху глухой крышкой 6. Для отвода накапливающегося конденсата из глушителя основание 4 снабжено дренажным устройством 7.
Вторая верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок и состоит из комплекта звукопоглощающих элементов 8 толщиной Н с зазором S между ними. При этом эффективность шумопоглощения в звукопоглощающем диссипативном блоке зависит от соотношения толщины Н звукопоглощающих элементов к величине зазора S между ними.
На графике, представленном на фиг. 6, видно, что оптимальным соотношением является отношение H/S от 3 до 6.
Звукопоглощающие элементы могут быть выполнены в виде плоских шумопоглощающих кассет 9 из перфорированных листов 10, между которыми размещается волокнистый материал 11. Для предотвращения слеживания и сползания вниз волокнистой набивки между перфорированными листами располагается дополнительная перфорированная пластина 12, поджимающая волокнистую набивку.
Для дополнительного укрепления волокнистой набивки плоские щумопоглощающие кассеты 9 могут быть выполнены с укрепляющими спицами 13, пронизывающими плоские пластины с определенным шагом.
Плоские щумопоглощающие кассеты 9 закреплены с торцевых сторон между двумя перегородками 14 из рядов взаимно перпендикулярных полос.
Звукопоглощающие элементы могут быть выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических перфорированных кассет 15 толщиной Н с зазором S между ними, внутри которых размещен волокнистый материал.
Цилиндрические перфорированные кассеты 15 закреплены с торцевых сторон между двумя перегородками 16 из взаимно перпендикулярных полос.
Для предотвращения попадания осадков и загрязнений глушитель шума выхлопной струи пара имеет крышу 17, выполненную в виде конуса, под которой расположена теплоизоляционная звукопоглощающая облицовка 18, ниже расположена защитная сетка 19.
Корпус 1 глушителя шума выхлопной струи пара имеет ребра жесткости 20.
Звукопоглощающие элементы диссипативного блока могут быть выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет 21, зажатых между параллельными горизонтальными тарелками 22 со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет 21, шумопоглощающий волокнистый материал 23 размещается между цилиндрами, наматывается на внешнюю поверхность цилиндров и для укрепления и предотвращения его сползания зажимается хомутами 24, при этом струя пара направляется внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами.
Работа данного устройства заключается в том, что выхлопная струя пара, попадая в корпус глушителя, последовательно дробится и рассеивается, преодолевая препятствия в виде дроссельного блока и диссипативной части.
Данный глушитель шума выхлопной струи пара имеет следующие преимущества
- Одинаково высокое поглощение тепла и звука.
- Более высокая степень поглощения звука, чем у существующих систем.