于凱亮

某型燃機(jī)機(jī)組通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

于凱亮

（哈爾濱中航動(dòng)科燃?xì)廨啓C(jī)成套制造有限公司，哈爾濱 150000）

通過對(duì)某型燃機(jī)機(jī)組通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和說明，對(duì)影響通風(fēng)系統(tǒng)各部分的熱量、噪聲要求和阻力損失進(jìn)行了分析，確定了通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及類型，此通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在移動(dòng)車載機(jī)組上得到了驗(yàn)證，在降低噪聲的同時(shí)，保證了通風(fēng)散熱的需要。

通風(fēng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；流阻；風(fēng)機(jī)

1　通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

機(jī)艙排風(fēng)通道采用平行板消聲器，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

此方案使機(jī)艙內(nèi)為負(fù)壓，保證了集裝箱體門的封嚴(yán)。為滿足機(jī)組整體噪聲要求，設(shè)計(jì)中選用高效低噪聲混流風(fēng)機(jī)，并加裝通風(fēng)進(jìn)、排風(fēng)消音裝置。

圖1　排風(fēng)消聲器Fig.1 Exhaust muffler

2　通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1流量的計(jì)算

由于機(jī)艙通風(fēng)采用自由對(duì)流進(jìn)氣，混流風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫排氣，所以機(jī)艙內(nèi)熱量全部由空氣帶走。

式中Cp為氣體的比熱，M為氣體的質(zhì)量，ΔT為氣體的溫度變化。

機(jī)艙內(nèi)每小時(shí)產(chǎn)生的熱量：

Q=270920 kJ

為保證機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)的正常工作，我們選擇最高工作環(huán)境溫度40℃進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足機(jī)艙溫度不超過55℃，所以機(jī)艙溫升不超過15℃。

空氣質(zhì)量流量：

Mt=17971.5Kg/h

2.2消聲的設(shè)計(jì)計(jì)算

由于機(jī)艙內(nèi)部噪聲為115 dB（A），要求距進(jìn)、排風(fēng)口1m處降為85 dB（A）。進(jìn)風(fēng)消音器選用列管式消聲結(jié)構(gòu)，使用塑料穿孔管，填充材料為吸聲泡沫，能夠滿足降30dB（A）噪聲的要求。

排風(fēng)消聲器是選用平行板消聲器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由多孔材料組成的吸聲片構(gòu)成，通道形狀為長方形。它的消聲量為：

式中P為氣流通道的截面的周長；S為氣流通道的截面面積；L為消聲器的長度是與材料垂直入射的吸聲系數(shù)（αN）有關(guān)的量，稱為消聲系數(shù)，是一個(gè)無量綱的量。根據(jù)吸聲材料的特性，取=1.35。

初選通風(fēng)面積A=1.3×0.36=0.468 m2，吸聲片厚度為95 mm，片間距離為100 mm。

已知?dú)饬魍ǖ赖慕孛骈L360 mm，寬100 mm，消聲器長度580 mm：

對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)排氣消聲器，能夠降噪：

所以通風(fēng)進(jìn)、排風(fēng)消聲能夠滿足降30dB（A）噪聲的要求。

2.3阻損的計(jì)算

在阻損計(jì)算中首先要確定Re（雷諾數(shù)）：

式中v為流體平均流速，ρ為流體密度，d為管道直徑，μ為流體的黏性系數(shù)。

阻損的計(jì)算公式為

式中ΔP為阻力損失，ζ為阻力系數(shù)，Pv為氣體動(dòng)壓，ρ為流體密度，v為流體的平均速度。

2.3.1排風(fēng)消聲彎頭

由于管道折彎引起的局部阻力系數(shù)，ζ≈1.12；擴(kuò)張比m=S/So，So為較細(xì)管道的截面面積，S為較粗管道的截面面積。

阻力損失為

2.3.2排風(fēng)消聲器

排風(fēng)消聲器管道內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的阻力損失：

式中：Pv氣體的動(dòng)壓；ρ為氣體的密度；V為管道最小截面處的流速；d為當(dāng)量直徑。比例常數(shù)λ為沿程阻力系數(shù)。通常消聲器內(nèi)的雷諾數(shù)大于105，λ僅決定于壁面的相對(duì)粗糙度，相對(duì)粗糙度的比值用k/a表示。（k-壁面粗糙峰高度，a-管道等效直徑）

當(dāng)管道突然擴(kuò)大時(shí)（直角過渡），局部阻力系數(shù)為：

在管道進(jìn)口端的局部損失系數(shù)ζ縮=0.27，管道出口端的局部損失系數(shù)ζ擴(kuò)=0.19，則對(duì)應(yīng)的總壓損失分別為:

管道內(nèi)部的總壓損失為：

由于管道折彎引起的局部阻力系數(shù)，ζ≈1.12；管道轉(zhuǎn)兩次彎

通風(fēng)系統(tǒng)排氣通道總的阻力損失：

2.4通風(fēng)機(jī)選擇

3　結(jié)語

此通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在移動(dòng)車載機(jī)組上得到了驗(yàn)證，在降低噪聲的同時(shí)，保證了通風(fēng)散熱的需要。從機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)中，可以看到在進(jìn)氣溫度39℃時(shí)，機(jī)艙溫度為51℃；機(jī)組噪聲為84.2 dB（A）。

［1］潘錦珊.氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（修訂版）［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

Design and Calculation of Centilation Cystem of A certain Type of Gas Turbine Generators

YUKai-liang
（Harbin ZhonghangDongke Gas Turbines ManufacturingCo.，Harbin，150000，China）

Through the design ofa certain type ofcombustion turbine ventilation system calculation anddescription ofeach part ofthe ventilation system，heat，noise and pressure loss are analyzed，the structure and type ofventilation systemis determined，the ventilation systemhas been verified in the mobile unit，to reduce noise at the same time，guarantee the need for ventilation and heat dissipation.

Ventilation system；Design；Flowresistance；Fan

TN33

A

1674-8646（2015）04-0080-02