热动力装置的排气污染与噪声.ppt

1 热动力装置的排气污染与噪声 第六章噪声污染与控制 2 第六章噪声污染与控制 噪声污染 noisepollution 超过人的生活和生产活动所容许的声音 通常所说的噪声污染是指人为活动而不是自然现象引起的 噪声污染是物理性污染 是局部性的 没有后效性 3 第六章噪声污染与控制 声压 SoundPressure N m2 声压是表示声音强弱的物理量 是指在有声波时介质中压力超过静压力的值 有效声压 是指一段时间间隔内 某点瞬时声压的均方根值 即 4 第六章噪声污染与控制 听阈声压正常人耳能听到的声音的声压称为听阈声压 其值为2X10 5N m2 痛阈声压使正常人耳产生疼痛感 称为痛阈声压声压为20Pa 5 第六章噪声污染与控制 声压级 SoundPressurelevel dB PA为听阈声压 其值为1000Hz 2X10 5N m2 6 第六章噪声污染与控制 声强 SoundIntensity W m2 在声场中某点 通过垂直于声波传播方向的单位面积上在单位时间内通过的声能 称为该点声音传播方向上的声强 用符号I表示 当声波在自由声场中传播时 在传播方向上声强I与声压P的关系如下 7 第六章噪声污染与控制 声强级 SoundIntensitylevel dB 8 第六章噪声污染与控制 声功率 SoundPower W 在单位时间内声源发射出来的总声能称为声功率 声功率是声源特性的物理量 它的大小反映声源辐射声能的本领 在自由声场中 声波作球面辐射 此时声功率与声强的关系为 9 第六章噪声污染与控制 声功率级 SoundPowerLevel dB 10 第六章噪声污染与控制 响度 Loudnessofsound 方 为声压对耳鼓的作用 与声压和频率均有关系 11 第六章噪声污染与控制 方 ThePhon 频率为1000HZ的标准声源 声源H的响度测量 将H放在标准声源附近 调整标准声源 直至与H相同 这时标准声源的高于听觉下限的dB值n为H的响度 n方 12 第六章噪声污染与控制 等响度曲线 13 第六章噪声污染与控制 声级计 soundlevelmeter 14 第六章噪声污染与控制 频率计权声级计中的频率计权网络有A B C三种标准计权网络 A网络是模拟人耳对等响曲线中40方纯音的响应 从而使电信号的中 低频段有较大的衰减 B网络是模拟人耳对70方纯音的响应 它使电信号的低频段有一定的衰减 C网络是模拟人耳对100方纯音的响应 在整个声频范围内有近乎平直的响应 经过频率计权网络测得的声压级称为声级 根据所使用的计权网不同 分别称为A声级 B声级和C声级 单位记作dB A dB B 和dB C 15 第六章噪声污染与控制 频率计权 16 第六章噪声污染与控制 噪声对听觉系统的影响长斯接触较强的噪声 听觉系统会发生从生理性反应到病理性改变的过程 即由听觉适应 听觉疲劳发展到噪声性耳聋 17 第六章噪声污染与控制 噪声对神经系统的影响长期接触噪声可导致大脑皮层兴奋和抑制功能的平衡失调 出现头痛 头晕 心摩 耳鸣 疲劳 睡眠障碍 记忆力减退 情绪不稳定 易怒等 18 第六章噪声污染与控制 噪声对心脑血管系统的影响噪声会使大脑神经调节功能出现失控现象 造成呼吸加快 心脏跳动剧烈 血压升高 血管痉挛 引发高血压等心脑血管疾病 19 第六章噪声污染与控制 噪声对视觉系统的影响经常处于噪声环境中 使人眼的敏感性降低 瞳孔散大 色觉和视野异常 产生眼花 视力下降 反应迟钝现象 会导致交通事故的发生 20 第六章噪声污染与控制 噪声对消化系统的影响噪声能使唾液 胃液分泌下降 造成食欲呆滞而引发消化道疾病噪声对免疫系统的影响长时间的噪声使免疫系统功能紊乱 使人容易受病原微生物感染 引发皮肤病或其他疾病 甚至癌症 21 第六章噪声污染与控制 噪声对儿童生长发育的影响在吵闹环境中生活的儿童智力发育要比安静环境中低20 营养学家发现噪声使人体的维生素B1 B2 B6 氨基酸 谷氨酸 赖氨酸等营养物质耗量增加 对儿童生长发育影响很大 22 第六章噪声污染与控制 噪声对睡眠的影响噪声影响人的睡眠质量和数量 连续噪声加快熟睡到轻睡的回转 使熟睡时间缩短 突然的噪声40dB时 使10 的人惊醒 60dB时70 人惊醒 睡眠不好将严重影响人的健康和工作 23 第六章噪声污染与控制 噪声对机体的不良作用受下列因素影响噪声的性质接触时间健康状况其他有害因素的存在和个体防护情况 24 第六章噪声污染与控制 防止噪声危害防止噪声危害应从声源 传递途径和接收者三个方面来考虑 25 第六章噪声污染与控制 控制和消除噪声源采用无声或低声设备远置或采取隔离措施提高机器的精密度 尽量减少机器部件的撞击 摩擦和振动 26 第六章噪声污染与控制 控制噪声的传播吸声消声隔声隔振加强个人防护 27 第六章噪声污染与控制 控制噪声的传播 28 第六章噪声污染与控制 控制噪声的传播 29 第六章噪声污染与控制 控制噪声的传播 30 第六章噪声污染与控制 噪声声源气动声源振动声源燃烧声源 31 第六章噪声污染与控制 燃烧噪声机理化学反应流场压力起伏 32 第六章噪声污染与控制 单极子声源monopoleq r t 为化学反应项 表明在系统内有物质的转化 即流体的生产速率 e t 为输入流体的热量 33 第六章噪声污染与控制 偶极子声源dipole构成了燃烧流场的双极子声源 在气体燃烧流场中 由于不存在固相 所以不存在对流体的作用力 则由力的不均匀性所导致的双极子声源可以忽略 而在存在固相的情况下 如煤粉燃烧或流化床燃烧的情况下 这一项的作用为重要部分 34 第六章噪声污染与控制 四极子声源quadrupole对应于应力不均匀性 为湍流噪声 35 第六章噪声污染与控制 单极子 36 第六章噪声污染与控制 直接噪声正在燃烧区域释放间接噪声燃烧区下游 37 第六章噪声污染与控制 燃烧噪声的来源主要为单极子声源 与流动关系较小对于湍流本生等火焰 声功效率 38 第六章噪声污染与控制 频率变化 39 第六章噪声污染与控制 影响因素流动的影响化学反应的影响火焰温度的影响火焰尺寸的影响火焰尺寸与波长之比波长与燃烧器尺寸之比火焰尺寸对湍流结构和噪声范围混气成分对频率的影响 40 第六章噪声污染与控制 影响因素噪声功率与燃烧速度噪声与燃烧强度成正比用多个小喷口代替一个大喷口 使火焰体积增大 降低噪声 41 第六章噪声污染与控制 影响因素空气燃料比的影响 42 第六章噪声污染与控制 影响因素燃烧室形状的影响 43 第六章噪声污染与控制 影响因素总空气流量的影响 44 第六章噪声污染与控制 影响因素燃烧室温升的影响 45 第六章噪声污染与控制 开式火焰三区结构 46 第六章噪声污染与控制 振荡燃烧燃烧放热反应脉动引起的燃烧速度和释热率的周期性变化 从而激发不稳定燃烧现象 47 第六章噪声污染与控制 振荡燃烧3种基本振型 48 第六章噪声污染与控制 低频振荡燃烧产生原因 30 300Hz 喷油系统的振动 供油管道的自身振动以及供油压力的脉动所引起的供油量和油气比周期性变化和油气比分布不均匀 局部油气比的变化易产生低频振荡 49 第六章噪声污染与控制 低频振荡燃烧产生原因回流区中油气比过富 使低频振荡燃烧压力幅度增大 燃油和气体的混合长度增长 增加燃油蒸发过程延迟时间 使气流速度脉动 产生了较大的油气比脉动 从而引起较大的燃烧速率的振荡 因此 低频振荡与回流区油气比和燃油蒸发时间有关 50 第六章噪声污染与控制 低频振荡燃烧产生原因紊流射流边界层中的旋涡振动以及过强气流紊流度都对低频振荡燃烧有影响 临近富油熄火状态时 火焰忽燃忽灭 51 第六章噪声污染与控制 高频振荡燃烧产生原因 300 3000Hz 具备引起燃烧反应脉动的振源 才能引发高频振荡周期性变化的放热率气流的周期性脉动旋涡脱落 52 第六章噪声污染与控制 振荡燃烧的影响因素气流的压力 温度 流量 油气比以及燃烧室几何形状 结构尺寸都对燃烧振荡有影响压力 压力越高 振幅大 易引起高频振荡油气比 富油时形成高频振荡空气流量 流量高 导致啸振压力大气流温度 释热率高 高频大振幅燃烧室的结构 自振频率的改变 53 第六章噪声污染与控制 振荡燃烧的影响因素 54 第六章噪声污染与控制 振荡燃烧的防治改变火焰稳定器的轴向位置改善燃料与空气流的混合加大燃料喷出压力燃烧室进口气流速度分布 55 第六章噪声污染与控制 空气动力噪声喷流噪声涡流噪声边界层噪声 56 第六章噪声污染与控制 喷流噪声高频噪声 径向紊流低频噪声 轴向紊流 57 第六章噪声污染与控制 超音速喷流噪声激波作用 58 第六章噪声污染与控制 喷流噪声的声功率与声强8次方定律喷流速度的影响喷流密度的影响 59 第六章噪声污染与控制 喷流噪声的声功率与声强 60 第六章噪声污染与控制 喷流噪声的频谱 61 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径消音喷管 多管喷口 增加接触面积减小速度差 62 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径涡扇发动机 高流量比 增加排气面积减小速度 63 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径引射器 64 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径声学衬垫 65 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径小孔消声用总面积等于或稍大于喷口面积的许多小孔代替喷口排气 66 第六章噪声污染与控制 降低喷流噪声的途径气流扩散 67 第六章噪声污染与控制 内燃机噪声燃烧噪声气动噪声机械噪声 68 第六章噪声污染与控制 燃烧噪声气缸内压力变化通过刚性部件传出增加壳体刚性和厚度主要影响因素 燃烧室形式燃烧过程的组织 69 第六章噪声污染与控制 燃烧异常噪声汽油机爆击柴油机爆燃机械低频噪声重击声 70 第六章噪声污染与控制 气动噪声进 排气噪声是内燃机最强的噪声源对非增压内燃机来说 排气噪声最强 进气噪声通常比排气噪声低8 10dB A 对于增压内燃机 则进气噪声往往超过排气噪声而成为最强的噪声源 71 第六章噪声污染与控制 进气噪声空气在进气管中的压力脉动 产生低频噪声 空气以高速流进气门的流通截面 产生高频的涡流噪声 增压内燃机增压器中压气机的噪声 进气噪声随内燃机负荷增大而增大 而且在很大程度上受到气门尺寸 调速和气道结构形式的影响 72 第六章噪声污染与控制 排气噪声废气在排气管中的压力脉动 产生低 中频噪声 排气门流通截面处的高频涡流噪声排气噪声的强弱与内燃机的排量 转速 平均有效压力以及排气器的截面积等因素有关 73 第六章噪声污染与控制 降低进 排气噪声的主要措施 1 合理选择进 排气管 减少压力脉动及涡流强度 并避免发生共振 2 采用性能比较良好的进 排气消声器 消声量约为10 30dB A 74 第六章噪声污染与控制 机械噪声内燃机各运动部件在工作中由于相互冲击而产生的噪声 内燃机的机械噪声随着转速的提高而迅速增强 随着内燃机的高速化 机械噪声愈来愈显得突出 75 第六章噪声污染与控制 活塞敲缸噪声活塞与气缸壁之间间隙过大 以及作用在活塞上的气体压力 惯性力和摩擦力作周期性的变化减小活塞与其缸壁的间隙增加气缸套的刚度 加长活塞裙部并减少活塞环的数量 减轻活塞和活塞销的重量 76 第六章噪声污染与控制 配气机构的噪声气门与气门座的冲击配气机构本身在周期性冲击力作用下产生振动 甚至在高