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，預先消耗部分聲能，再dB與小孔降噪相結(jié)合，達到較高的消聲量；其原理是利用節(jié)流降壓與小孔噴注兩種消聲機理，通過適當結(jié)構(gòu)復合而成的。

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)科學院聲學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，當孔徑小到一定值（達到mm級），實驗表明，當孔徑≤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（聽覺較敏感的區(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，適當設(shè)計通流截面，使高壓氣體通過節(jié)流孔板時，壓力都能較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，壓力在較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)科學院聲學研究所的研究證明，只有當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D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D一級穿孔數(shù)N1=27個，實取28個；在計算出D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D一級相同，各級計算結(jié)果列表如下：

各級節(jié)流降壓小孔噴注復合消音器設(shè)計參數(shù)

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GJ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。