弯头消声器设计计算书

声学性能设计计算,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果

一、基本设计参数确定,,,,,,

1.1、工况参数,,,,,,

1,管道内径,D,设计值,给定,mm,800

2,管道截面积,S,计算值,S=π×D²/4,m²,

4,气体流速,v,设计值,根据系统要求,m/s,15

5,气体温度,T,设计值,给定,°C,20

6,大气压力,p_0,设计值,标准大气压,Pa,101325

7,气体密度,ρ,计算值,ρ=p_0/(R×T_k),kg/m³,1.204944643

9,声速,c,计算值,c=331.4+0.6×T,m/s,343.4

11,体积流量,Q,计算值,Q=v×S×3600,m³/h,27162

1.2、噪声源特性,,,,,,

1,入口噪声声压级(63Hz),L_p63,实测值,现场测量,dB,95

2,入口噪声声压级(125Hz),L_p125,实测值,现场测量,dB,98

3,入口噪声声压级(250Hz),L_p250,实测值,现场测量,dB,102

4,入口噪声声压级(500Hz),L_p500,实测值,现场测量,dB,105

5,入口噪声声压级(1kHz),L_p1k,实测值,现场测量,dB,108

6,入口噪声声压级(2kHz),L_p2k,实测值,现场测量,dB,106

7,入口噪声声压级(4kHz),L_p4k,实测值,现场测量,dB,103

8,入口噪声声压级(8kHz),L_p8k,实测值,现场测量,dB,98

9,总声压级,L_pt,计算值,L_pt=10×lg(Σ10^(L_pi/10)),dB,按各频段能量叠加计算

11,目标出口噪声级,L_target,设计值,环保标准要求,dB,85

12,所需消声量,ΔL_req,计算值,ΔL_req=L_pt-L_target,dB,28.5

二、弯头消声器结构设计,,,,,,

2.1、几何尺寸确定,,,,,,

1,弯头角度,θ,设计值,根据管路布置,°,90

2,弯曲半径,R,选用值,R≥1.5D,mm,1200

3,相对弯曲半径,R/D,计算值,R/D=R/D_pipe,-,1.5

5,吸声片厚度,h,选用值,根据频率特性选取,mm,100

6,气流通道宽度,b,选用值,根据流速和阻力选取,mm,200

7,通道宽高比,b/h,计算值,b/h=b/h_plate,-,2

9,弯头弧长,L_arc,计算值,L_arc=π×R×θ/180,mm,1884.954

11,吸声片数量,N_plate,计算值,N_plate=D/(b+h)-1,个,1.666666667

13,实际吸声片数量,N_real,选用值,调整后确定,个,2

14,实际通道数,N_channel,计算值,N_channel=N_real+1,个,3

2.2、吸声材料参数,,,,,,

1,吸声材料类型,-,选用值,根据工况选取,-,离心玻璃棉

2,材料密度,ρ_m,选用值,产品规格,kg/m³,48

3,流阻率,σ,查表值,材料性能参数,Pa·s/m²,15000

4,孔隙率,ε,查表值,材料性能参数,-,0.95

5,结构因子,s_f,选用值,纤维材料经验值,-,1.5

6,护面穿孔板孔径,d_h,选用值,标准规格,mm,5

7,穿孔率,p,选用值,根据声学要求,%,20

8,板厚,t_p,选用值,结构强度要求,mm,2

三、消声量计算,,,,,,

3.1、直管段消声量计算（参考）,,,,,,

1,63Hz无因次频率,η_63,计算值,η=f×h/c,-,0.018345952

3,125Hz无因次频率,η_125,计算值,η=f×h/c,-,0.036400699

5,250Hz无因次频率,η_250,计算值,η=f×h/c,-,0.072801398

7,500Hz无因次频率,η_500,计算值,η=f×h/c,-,0.145602796

9,1kHz无因次频率,η_1k,计算值,η=f×h/c,-,0.291205591

11,2kHz无因次频率,η_2k,计算值,η=f×h/c,-,0.582411182

13,4kHz无因次频率,η_4k,计算值,η=f×h/c,-,1.164822365

15,8kHz无因次频率,η_8k,计算值,η=f×h/c,-,2.329644729

3.2、弯头消声量计算,,,,,,

1,63Hz弯头消声量,ΔL_63,计算值,查弯头消声曲线或经验公式,dB,2

2,125Hz弯头消声量,ΔL_125,计算值,查弯头消声曲线,dB,4

3,250Hz弯头消声量,ΔL_250,计算值,查弯头消声曲线,dB,7

4,500Hz弯头消声量,ΔL_500,计算值,查弯头消声曲线,dB,10

5,1kHz弯头消声量,ΔL_1k,计算值,查弯头消声曲线,dB,12

6,2kHz弯头消声量,ΔL_2k,计算值,查弯头消声曲线,dB,11

7,4kHz弯头消声量,ΔL_4k,计算值,查弯头消声曲线,dB,9

8,8kHz弯头消声量,ΔL_8k,计算值,查弯头消声曲线,dB,7

9,A计权修正值(63Hz),C_A63,查表值,A计权网络,dB,-26.2

10,A计权修正值(125Hz),C_A125,查表值,A计权网络,dB,-16.1

11,A计权修正值(250Hz),C_A250,查表值,A计权网络,dB,-8.6

12,A计权修正值(500Hz),C_A500,查表值,A计权网络,dB,-3.2

13,A计权修正值(1kHz),C_A1k,查表值,A计权网络,dB,0

14,A计权修正值(2kHz),C_A2k,查表值,A计权网络,dB,1.2

15,A计权修正值(4kHz),C_A4k,查表值,A计权网络,dB,1

16,A计权修正值(8kHz),C_A8k,查表值,A计权网络,dB,-1.1

3.3、出口噪声预测,,,,,,

1,63Hz出口声压级,L_out63,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,93

3,125Hz出口声压级,L_out125,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,94

5,250Hz出口声压级,L_out250,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,95

7,500Hz出口声压级,L_out500,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,95

9,1kHz出口声压级,L_out1k,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,96

11,2kHz出口声压级,L_out2k,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,95

13,4kHz出口声压级,L_out4k,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,94

15,8kHz出口声压级,L_out8k,计算值,L_out=L_in-ΔL,dB,91

17,出口总声压级,L_out_total,计算值,L_out=10×lg(Σ10^(L_outi/10)),dB,按能量叠加计算

19,总消声量,ΔL_total,计算值,ΔL_total=L_in_total-L_out_total,dB,12.3

21,达标判定,-,判断值,ΔL_total≥ΔL_req?,-,不满足

四、空气动力性能计算,,,,,,

4.1、局部阻力计算,,,,,,

1,弯头局部阻力系数(光滑),ζ_0,查表值,"R/D=1.5,90°弯头",-,0.25

2,吸声片附加阻力系数,Δζ,查表值,根据b/h和片数,-,1.5

3,总局部阻力系数,ζ_total,计算值,ζ_total=ζ_0+Δζ,-,1.75

5,动压,P_d,计算值,P_d=ρ×v²/2,Pa,

7,局部阻力损失,ΔP_local,计算值,ΔP_local=ζ_total×P_d,Pa,237.3

4.2、沿程阻力计算,,,,,,

1,水力直径,D_h,计算值,D_h=4×S/P,mm,S为通道截面积，P为湿周

2,单通道截面积,S_c,计算值,S_c=b×H,m²,H为弯头高度(假设等于D)

4,湿周,P,计算值,P=2×(b+H),m,2

6,水力直径结果,D_h,计算值,D_h=4*0.16/2.0,m,0.32

7,雷诺数,Re,计算值,Re=ρ×v×D_h/μ,-,319558.011

9,相对粗糙度,ε/D_h,选用值,吸声表面粗糙,-,0.01

10,沿程阻力系数,λ,查表值,Moody图或Colebrook公式,-,0.038

11,沿程阻力损失,ΔP_friction,计算值,ΔP=λ×(L/D_h)×P_d,Pa,30.3532125

13,总压力损失,ΔP_total,计算值,ΔP_total=ΔP_local+ΔP_friction,Pa,267.7

15,允许压力损失,ΔP_allow,设计值,系统允许值,Pa,500

16,阻力达标判定,-,判断值,ΔP_total≤ΔP_allow?,-,满足

4.3、气流再生噪声计算,,,,,,

1,斯特劳哈尔数,St,计算值,St=f×D_h/v,-,特征频率对应的无量纲数

2,峰值频率,f_peak,计算值,f_peak=St×v/D_h,Hz,9.375

4,63Hz再生噪声声功率级,L_w63,估算值,经验公式或图表,dB,65

5,125Hz再生噪声声功率级,L_w125,估算值,经验公式,dB,62

6,250Hz再生噪声声功率级,L_w250,估算值,经验公式,dB,58

7,500Hz再生噪声声功率级,L_w500,估算值,经验公式,dB,54

8,1kHz再生噪声声功率级,L_w1k,估算值,经验公式,dB,50

9,2kHz再生噪声声功率级,L_w2k,估算值,经验公式,dB,46

10,4kHz再生噪声声功率级,L_w4k,估算值,经验公式,dB,42

11,8kHz再生噪声声功率级,L_w8k,估算值,经验公式,dB,38

12,再生噪声对出口影响,-,分析,与出口噪声比较,-,较小

五、结构强度计算,,,,,,

5.1、外壳强度计算,,,,,,

1,外壳材料,-,选用值,结构要求,-,Q235钢板

2,外壳厚度,δ_s,选用值,根据刚度和强度,mm,4

3,材料屈服强度,σ_s,查表值,Q235材料性能,MPa,235

4,材料许用应力,[σ],计算值,[σ]=σ_s/n,MPa,156.6666667

6,内部最大压力,p_max,设计值,系统工作压力,Pa,5000

7,外壳等效直径,D_eq,计算值,按矩形截面等效,mm,800

8,薄膜应力,σ_m,计算值,σ_m=p_max×D_eq/(2×δ_s),MPa,500

10,强度校核,-,判断值,σ_m≤[σ]?,-,满足

11,加强筋间距,s_stiff,选用值,防止薄板失稳,mm,500

12,加强筋规格,-,选用值,角钢或扁钢,-,L40×4

5.2、吸声片强度计算,,,,,,

1,吸声片长度,L_plate,计算值,等于弯头弧长,mm,1885

2,吸声片高度,H_plate,选用值,等于管道高度,mm,800

3,气流冲击力,F_air,计算值,F=P_d×A_plate,N,10.848

5,穿孔板厚度,t_perf,选用值,结构要求,mm,2

6,穿孔板许用应力,[σ]_perf,查表值,镀锌钢板,MPa,140

7,最大弯矩,M_max,计算值,M=F_air×L_plate/8,N·mm,2544.75

9,截面模量,W,计算值,W=b×t²/6,mm³,

11,弯曲应力,σ_b,计算值,σ_b=M_max/W,MPa,4.772173261

13,强度校核,-,判断值,σ_b≤[σ]_perf?,-,满足

14,挠度验算,f_max,计算值,f=5×F×L³/(384×E×I),mm,计算值很小

15,挠度判定,-,判断值,f_max≤L/200,-,满足

5.3、法兰连接强度计算,,,,,,

1,法兰外径,D_f,选用值,标准法兰规格,mm,950

2,螺栓孔中心圆直径,D_b,选用值,标准法兰规格,mm,890

3,螺栓规格,-,选用值,根据载荷选取,-,M16

4,螺栓数量,n_b,选用值,标准法兰配置,个,16

5,单个螺栓许用拉力,F_b_allow,查表值,8.8级螺栓,N,40000

6,总螺栓许用拉力,F_total,计算值,F