锅炉尾部烟道管束中的声波抑制

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1、锅炉尾部烟道管束中的声波抑制耿长萍邹涵(无锡华光锅炉股份有限公司)摘要：气流横向冲刷对流受热面管束时，．暴露在气流中的管束对于声学共振和振动的抵抗力较低。在管束中设置防振挡板后，可大大增加该种抵抗力。防振挡板的位置和数量对于其抑制声波的能力起着非常重要的作用。通过优化布置，可在最大限度抑制声波产生的同时，尽可能减少挡板的使用数量。在管束中设置一到两块防振挡板，可显著提高声学振动阈值。本文的目的即在于讨论该种优化布置的理论基础，并提供有效的声波抑制方法。关键词：共振；挡板；抑制。1．概述用挡板，采用单块还是多块挡板时，所依据的一般而言，由于气流通道内部受限区域内

2、依然是频率。的涡流发散激发作用，管束中会产生声学驻波。2．一般计算方法如下：而当气流横向冲刷对流受热面圆管时，在圆管(1)气室驻波频率，c：后面的尾流就不再是有规律的分层流动，而是jfKRT(1)：一：2一2、呈现一种明显的顺时针方向或逆时针方向交替旋转的旋涡，称为卡门涡流。在能引起共振条其中卜一谐波序数j=1、2、3⋯⋯。件下和流量较低时，设备发散的噪声可产生较K一一气体绝热指数低的声波；而当流量较大，或输人能量较高时，R一一气体常数这类声波和气流引起的卡门涡流发生共振，可T一一气体热力学温度在气流通道内产生较强的声波，造成较高的噪B一一气流通道宽度音及结构

3、振动。(2)卡门涡旋频率：当声波在气流通道或管道内横向传播，且=，(2)其方向与气流方向和管道的轴垂直时，采用安装防振挡板的方法可降低声学振动，抑制管束其中一一斯特劳哈尔数。内的声波。将挡板设置在管束内，使其位置平W--气流速度行于通道内的气流，可改变声波的声学速度势；d一一管子外径并因此增加阻力，抑制声波产生，降低噪音强(3)防振的必要条件为：度。同时，挡板对声波的干扰可延迟甚至消除fc>mfK(3)卡门涡旋和声波的共振，进而排除声学共振和其中m一一储备系数。我国的实践经验推振动。挡板对声波抑制的程度和对波形的影响荐m值大于1．25～1．3。取决于其数量和位

4、置。(4)将式(1)、(2)代人式(3)可推出气一直以来人们认为，布置错列的挡板将气室中需要布置的挡板数量13．：(m取1．3)流通道空间分隔成不同的小室，各小室的自然即=j-1>1．32StwB—l(4)声学频率应尽可能各不相同，各个小室的交互作用可增加声学阻尼，此时即便发生共振，也实践证明，锅炉烟道是一个很容易引起共仅是局部现象。迄今为止，人们在确定是否采振的结构。烟气流过管束时，卡门涡流必然产一13—生，亦就是引起共振的激振力总是存在。另一并非改变频率，而是重新分配声波或波形。在方面，烟气流的声驻波具有无限的谐波，只要下文中可看出，以声波为出发点考虑挡板

5、布置卡门涡流引起的激振频率与烟气柱声驻波任一的效果可等同于甚至超过以频率为依据考虑挡谐波频率相耦合，共振就要发生。经过对锅炉板布置的效果。尾部烟道的大量计算，按照上述方法计算后，3．理论因素一般需要在气室内布置多块防振档板。但是实假设矩形气流通道中包含图l所示管束，际上，虽然挡板可对声波造成干扰，却不能够在管式热交换器或锅炉管束中，由于气流正交真正划分声学空间，故而以频率为基础对挡板流动所激发的声波振动形式为横向(在方向Y进行选择的方式并不正确。由于在实际情况中上，波形j=1，2，3⋯⋯)，该声波与气流流动挡板上游和下游的声学空间依旧彼此相连，声方向以及管道轴

6、的方向垂直。学频率的改变将极为有限。故而，挡板的作用z(k)×(i)图l烟道中的管束：轴的方向为X，Y，Z，声波波形模态指数为i，J，k假设由于气流的正交流动形成的振动波形其中：yl和y2是一个积分范围，在此范围为j，表现为在y方向(向上方向上)波动的内，声波暴露在发散的涡流中；更重要的一点声学粒子速度。而产生声波的主要原因是涡流是，在此范围内，声波与卡门涡流相发生共振，发散。作为一种已被广泛接受的理论，涡流理k为共振常数。论的正确性经过实验证明，且有文件记载。根1)i一一振动临界速度；据这种理论，涡流发散造成的波动的上升力可p。一一气流质量流量；在很大程度上

7、与气流驻波颗粒速度相互作用，d一一管径发生卡门涡流和声波共振，产生较强噪声。U。一一声学颗粒最大速率；涡旋上升力在每个共振周期内的振动能可∞j一一声学频率根据如下公式计算：i(y)一一标准化声学粒子流速波形函数。此时产生的声波在波形为J时在气流通道Elj=kp；dU。J；．2j2(y)dy(5)的管束中被吸收，该总能量为：．—14—．节距值；E2jcu。2J。Bj2(y)dy(6)根据式(9)和式(10)以及输入能量参其中：E：i一一为每个周期的能量；数(M△P)上限的上方值，可确定不同波形C一一为黏性阻尼常量；的j值，代表(M△P)P，j，和(M△P)u，j

8、一一为当波形为j时的声波频率；中较大的