Устройство для глушения шума струи газоструйного теплового двигателя

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить эффективность шумоглушения и снизить трудоемкость эксплуатации путем закручивания и охлаждения газового потока и выполнения сменными элементов устройства. До поступления струи газа включается система подачи охлаждающей жидкости. Жидкость во впускной патрубок поступает в виде пленки, а в смесители - в виде отдельных струек. В потоке газа происходит распыление струек жидкости на капли, смешивание жидкости с газом, испарение капель жидкости , парообразование, охлаждение газа и образование парогазокапельной смеси. Благодаря геометрии винтовых поверхностей смесителей достигается повышение эффективности взаимодействия газа с жидкостью . Газожидкостная двухфазная смесь в кольцевом зазоре между корпусом 1 и смесителями выполняет роль звукопоглощающего материала. В результате эффективного охлаждения скорость струи газа существенно падает, а эффективность гяушения шума повышается, чему способствует и практически полное испарение жидкости. 13 з.п. ф-лы, 5 ил. i е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РEGllYBflVIK

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А а

Фиг.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496683/06 (22) 21. l0.88 (46) 30.03.91. Бюл. № 12 (71) Уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) В,Х, Ахмадиев, В, Н, Филатов, Н.А. Фролов, Н.Л, Аитов и В.З. Лукаш (53) 621.43,06 (088.8) (56) Заявка ФРГ ¹ 1231062, кл. 14 К 7/00, опублик. 1966. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ ШУМА

СТРУИ ГАЗОСТРУЙНОГО ТЕПЛОВОГО

ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить эффективность шумоглушения и снизить трудоемкость эксплуатации путем закручивания и охлаждения газового потока и выполнения сменными элементов устройства, До поступления струи газа включается система

„„5U „„1638328 А1 (5!)5 F 01 N 3/04, F 01 N 1/12 подачи охлаждающей жидкости. Жидкость во впускной патрубок поступает в виде пленки, а в смесители — в виде отдельных струек. В потоке газа происходит распыление струек жидкости на капли. смешивание жидкости с газом, испарение капель жидкости, парообразование, охлаждение газа и образование парогазокапельной смеси.

Благодаря геометрии винтовых поверхностей смесителей достигается повышение эффективности взаимодействия газа с жидкостью. Газожидкостная двухфазная смесь в кольцевом заэоре между корпусом 1 и смесителями выполняет роль звукопоглощающего материала. В результате эффективного охлаждения скорость струи газа существенно падает, а эффективность глушения шума повышается, чему способствует и практически полное испарение жидкости. 13 з.п. ф-лы. 5 ил.

1638328

20

30

50

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для глушения шума струи газоструйного теплового двигателя.

Цель изобретения — повышение эффективности шумоглушения и снижение трудоемкости эксплуатации, На фиг.1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — разрез,Б-Б на фиг,1 (рабочий режим устройства); на фиг,4 — то же, частичный разрез; на фиг.5 — вид В на фиг.2. Устройство содержит корпус 1 (фиг.1-5), который установлен на подвижной платформе 2 с возможностью перемещения. Платформа 2 снабжена узлом крепления (фиг.1 и

5) ее на фундаменте в стационарном (фиксированном) положении, Спереди к корпусу 1 пристыкован болтами впускной патрубок 3.

Внутри корпуса 1 размещены соосно с ним перфорированные смесители 4. Впускной патрубок 3 снабжен кольцевой полостью, которая соединена с системой подачи охлаждающей жидкости и сообщена с внутренней полостью впускного патрубка например, через кольцевую щель(фиг.1), На боковой поверхности корпуса 1 жестко установлены короба 5 с уплотнительными поверхностями. Смесители 4 выполнены сменными отдельно от впускного патрубка

3. Установлены в корпусе. 1 с образованием кольцевого зазора и снабжены направляющими винтовыми поверхностями на внутренних стенках. В зоне выпускного отверстия корпуса 1 (фиг.1) дополнительно установлены направляющие элементы 6.

Выпускное отверстие корпуса 1 сообщается с атмосферой или соединяется с технологическим оборудованием для дополнительной очистки газов, Коллекторы 7 выполнены сменными и соединены с системой подачи нейтрализующей и охлаждающей жидкости, например технической воды. Смесители 4 и коллекторы 7 соединены в кассеты, причем каждый коллектор в кассете установлен со стороны впускного патрубка 3.

Монтаж в корпус 1 и снятие коллекторов производится в их собранном виде через короба 5.

На поверхности корпуса 1 в зонах коллекторов 7 выполнены смотровые окна 8 (фиг.5), снабженные герметичными шторками 9 для исключения утечек выхлопных газов из устройства, В корпусе 1 в нижней его части установлены фиксаторы 10 коллекторов 7. Последние снабжены крышками 11, закрывающими короба 5 по их уплотнительным поверхностям, и выполнены из труб в виде решеток для обеспечения взаимодействия газа и жидкости в широком диапазоне величин их скоростей и по всему сечению корпуса 1. К корпусам коллекторов 7 прикреплены форсунки 12 с помощью реэьбовых соединений или путем сварки. Все короба 5 выполнены с одинаковыми формой и размерами посадочных мест и уплстнительных поверхностей под сменные коллекторы 7 с крышками 11. Перфорированные смесители 4 вставлены с зазором в корпус 1 между коллекторами 7 и снабжены радиальными и осевыми упорами, приваренными к смесителям по длине окружностей смесителей 4 с их наружной стороны (радиально). а также по торцам смесителей 4 (параллельно их оси).

Каждый смеситель 4 выполнен составным. в виде левого и правого полуцилиндров, связанных между собой болтами. Их винтовые поверхности 13 выполнены соответственно с левым и правым направлениями навивки и со сдвигом местоположения выступов и впадин одного полуцилиндра относительно местоположения выступов и впадин другого полуцилиндра, Винтовые поверхности 13 полуцилиндров смесителей

4 образованы металлическими полосами пу.тем приварки их к смесителям по винтовым линиям аналогично многоэаходной резьбе гаек. В результате внутри смесителей 4 на их стенках образованы прямоугольные ка,налы, а также каналы с неровными (ступенчатыми) стенками (канал зигзагообразной формы).

Смесители 4 могут быть выполнены с диаметром, увеличивающимся B сторону выпускного отверстия. Коэффициент перфорации смесителя может составлять 0,1-0.2.

Угол подъема винтовых поверхностей 13 смесителей 4 может составлять 50-60О, а высота выступов винтовых поверхностей—

0,1 — 0,2 радиуса смесителя 4. Шаг между винтовыми поверхностями 13 может составлять 1,0 — 2,0 их высоты.

Устройство для глушения шума работает следующим образом.

Предварительно перед началом поступления .струи газа в устройство производят визуальный осмотр технического состояния узлов конструкции путем открытия шторок

9 на окнах 8. Путем гидравлических проливок производят также визуальную проверку качества распыла жидкости через форсунки

12 и полной картины истечения жидкости иэ коллектора 7. Вышедшие из строя коллекторы 7 в собранном виде заменяют на новые или на отремонтированные через короба 5.

В соответствии с заданием устанавливают требуемое количество коллекторов в опре:деленных кассетах корпуса 1, Производят также установку устройства на расчетном

1638328

10

20

30

55 месте путем перемещения подвижной платформы 2, после чего она жестко крепится к фундаменту. Закрывают смотровые окна 8 шторками 9 и за доли секунд до поступления струи газа включают систему подачи охлаждающей жидкости, Начинается истечение жидкости внутрь впускного патрубка 3 в ви де жидкой пленки и в смесители 4 — в виде отдельных струек. С началом истечения струя газа, имеющая высокую температуру и большую скорость, набегает на струйки холодной жидкости, вытекающие из форсунок 12 коллекторов 7.

В потоке газа происходит распыление струек жидкости на капли, смешивание жидкости с газом, испарение капель жидкости, парообразование, охлаждение газа и образование парогазокапельной смеси.

Двухфазная смесь попадает внутрь перфорированного смесителя 4 и s зазор между корпусом 1 и смесителями 4. Благодаря винтовой поверхности полуцилиндров смесителей 4, выполненных со сдвигом один относительно другого вдоль потока, двухфазная смесь внутри смесителей движется по зигзагообразному каналу. Профиль скорости струи газа приобретает вытянутую форму. Периферийная часть струи газа движется по смещенным один относительно другого(вдоль потока) прямоугольного сечения винтовым периферийным каналам смесителя 4 снизу вверх. Вдоль верхней образующей смесителя 4 происходит соударение двухфазных струек. 3а счет использования кинетической энергии газа в смесителях 4 происходит образование двух встречных вихрей (фиг.3 и 4). транспортирующих падающие вниз неиспарившиеся капли жидкости по винтовым каналам в верхнюю часть смесителя 4. Капли жидкости дополнительно орошают струю газа. Достигается более полное использование жидкости для охлаждения газа за счет увеличения времени пребывания капель жидкости в винтовых поверхностях смесителей 4. Жидкость, находящаяся в вихревом потоке в виде капель и пленки на стенках смесителя 4, вскипает с образованием в ней мелких пузырьков, которые тормозят звуковые волны газового потока, так как скорость звука через жидкость с малым паросодержанием существенно понижается, снижаясь до скорости пульсации газового потока (фиг.4).

Эффективность охлаждения струи газа повышается. В устройстве имеет место сильная турбулизация струи газа также в зонах расположения коробов 5 ввиду внезапного расширения сечения корпуса 1.

Охлаждение газа, образование встречных вихрей, турбулизация струи газа и вытянутость профиля скорости газа усиливается от кассеты к кассете вниз по потоку, 3а счет многократного охлаждения струи газа, большого градиента скорости струи газа в поперечном сечении в устройстве и увеличения времени пребывания капель в смесителях 4 достигается высокая акустическая эффективность по снижению шума. Благодаря геометрии винтовых поверхностей 13 смесителей 4 также исключается их обгорание в потоке и загрязнение твердыми частицами, одновременно достигается повышение эффективности взаимодействия газа с жидкостью. Газожидкостная двухфазная смесь в кольцевом зазоре между корпусом 1 и смесителями 4 выполняет роль звукопоглощающего материала. В результате эффективного охлаждения скорость струи газа существенно падает, а эффективность глушения шума существенно повышается, Жидкость, впрыскиваемая в струю газа, практически полностью испаряется, В пределах каждой кассеты происходит встреча в противоположных фазах отраженных от сплошной жидкой перегородки с коллектором 7 последующей кассеты и набегающих акустических волн, проходящих различные пути, и взаимное поглощение амплитуд звуковых волн одинаковой частоты. Выхлоп растягивается по времени, повышается эффективность глушения шума струи. Перфорированные смесители 4 способствуют смягчению ударов потока о сплошную жидкую перегородку с коллекторами 7, преобразуя макротурбулентные пульсации возбуждающие интенсивные низкочастотные звуковые волны, в микротурбулентность кольцевого сечения потока, возбуждающую менее интенсивные высокочастотные звуковые волны, которые даже при равных интенсивностях затухают в газожидкостном слое в несколько раз быстрее низкочастотных.

Перфорация смесителей 4 способствует тому, что при продавливании газа через отверстия перфорации происходит разделение потока на мелкие струи. Коэффициент перфорации 0,1 — 0,2 позволяет достичь ощутимого рассеивания звуковой энергии, кроме того обусловлен прочностью и трудоемкостью изготовления конструкции смесителя 4. Угол подъема винтовых-поверхностей 50 — бО исключает осаждение твердых частиц с подветренной (тыльной стороны) полос и способствует транспортировке капель жидкости снизу вверх в условиях быстропротекающего процесса выхлопа. Высота выступов винтовых поверхностей 13, равная 0,1-0,2 радиуса смесителя 4, позволяет снизить интенсивность

1638328

50 крышкой, закрывающей короб для монтажа 55 коллектора, смесители выполнены перфопроцессов обгорания и эрозии полос в высокотемпературной агрессивной среде газов и обеспечить существенный захват (улов) жидких частиц с последующей их транспортировкой по винтовому каналу для повторного взаимодействия с газом. Шаг между винтовыми поверхностями 13, равный 1,0 — 2,0 их высоты, обеспечивает прямоугольную форму винтового канала на внутренней поверхности стенок смесителей

4 с длинной стороной прямоугольника вдоль образующей смесителя 4 и способствует захвату(улову) значительной массы падающих вниз капель жидкости в быстропротекающем процессе выхлопа двухфазной смеси, Выполнение смесителей 4 с диаметром, увеличивающимся в сторону выпускного отверстия, необходимо для обеспечения подвода охлаждающей жидкости к газовому потоку через несколько коллекторов 7 и для исключения при этом возможности запирания потока.

На выходе иэ устройства струя парогазокапельной смеси поворачивается направляющими элементами 6 вверх, происходит расширение струи, снижение величины и выравнивание поля скоростей выхлопной струи. Последняя выбрасывается в атмосферу, После прекращения подачи струи газа производится также закрытие подачи жидкости в коллекторы 7. Через окна 8 проиэводится также продувка корпуса 1 от остаточных газов, Формула изобретения

1. Устройство для глушения шума струи газоструйного теплового двигателя, содержащее корпус с впускным патрубком и выпускным отверстием, установленный на подвижной платформе, соосный смеситель и коллектор подачи охлаждающей жидкости, выполненные сменными и размещенные в корпусе, причем смеситель установлен в корпусе с образованием кольцевого зазора, впускной патрубок снабжен кольцевой полостью, а коллектор связан с системой подачи охлаждающей жидкости. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения и снижения трудоемкости эксплуатации, оно снабжено дополнительными смесителями и коллекторами, соединенными в кассеты, каждый коллектор в кассете установлен со стороны впускного патрубка и снабжен рированными и снабжены внутренними

20 винтовыми поверхностями. а на поверхности корпуса в зонах коллекторов выполнены смотровые окна.

2. Устройство по п,1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый смеситель выполнен составным в виде левого и правого полуци,линдров, винтовые поверхности последних выполнены соответственно с левым и правым направлениями навивки и со сдвигом местоположения выступов и впадин одного относительно местоположения выступов и впадин другого, 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что смотровые окна снабжены герметичными шторками.

4. Устройство по пп, 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что подвижная платформа снабжена узлом крепления.

5. Устройство по пп. 1 — 4. о т л и ч а ющ е е с я тем, что смесители выполнены с диаметром, увеличивающимся в сторону выпускного отверстия.

6, Устройство по пп. 1 — 5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что коэффициент перфорации смесителей составляет 0,1-0,2.

7. Устройство по пп. 1-6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено направляющими элементами, установленными в зоне выпускного отверстия, 8. Устройство по пп, 1-7, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что коллекторы выполнены из труб в виде решеток и снабжены форсунками.

9. Устройство по пп, 1-8, о т л и ч а ющ е е с я тем, что смесители и коллекторы установлены при помощи осевых и радиальных упоров и фиксаторов.

10, Устройство по пп, 1 — 9, о т л и ч а ющ е е с я тем, что внутренние винтовые поверхности смесителей образованы металлическими полосами.

11. Устройство по пп. 1 — 10, о т л и ч а ющ е е с я тем. что угол подъема винтовых поверхностей составляет 50 — 60 .

12. Устройство по пп. 1-11, о т л и ч а ющ е е с я тем, что высота выступов винтовых поверхностей составляет 0,1 — 0,2 радиуса смесителя.

13, Устройство по пп. 1 — 12, о т л и ч а ющ е е с я тем. что шаг между винтовыми поверхностями составляет 1,0-2,0 их высоты.

14. Устройство по пп. 1-13, о т л и ч à ющ е е с я тем. что кольцевая полость впускного патрубка соединена с системой подачи охлаждающей жидкости и сообщена с внутренней полостью впускного патрубка.

1638328 юг.д

1638328

Иели е ю

Яд хр капли

ЖИНКА

Составитель В.Славников

Редактор M.Ïåòðîeà Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Заказ 909 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101