某型燃機機組通風系統的設計計算

于凱亮

某型燃機機組通風系統的設計計算

于凱亮

（哈爾濱中航動科燃氣輪機成套制造有限公司，哈爾濱 150000）

通過對某型燃機機組通風系統的設計計算和說明，對影響通風系統各部分的熱量、噪聲要求和阻力損失進行了分析，確定了通風系統的結構及類型，此通風系統結構在移動車載機組上得到了驗證，在降低噪聲的同時，保證了通風散熱的需要。

通風系統；設計；流阻；風機

1　通風系統的結構

機艙排風通道采用平行板消聲器，具體結構見圖1。

此方案使機艙內為負壓，保證了集裝箱體門的封嚴。為滿足機組整體噪聲要求，設計中選用高效低噪聲混流風機，并加裝通風進、排風消音裝置。

圖1　排風消聲器Fig.1 Exhaust muffler

2　通風系統的設計

2.1流量的計算

由于機艙通風采用自由對流進氣，混流風機強迫排氣，所以機艙內熱量全部由空氣帶走。

式中Cp為氣體的比熱，M為氣體的質量，ΔT為氣體的溫度變化。

機艙內每小時產生的熱量：

Q=270920 kJ

為保證機艙通風系統的正常工作，我們選擇最高工作環境溫度40℃進行設計，滿足機艙溫度不超過55℃，所以機艙溫升不超過15℃。

空氣質量流量：

Mt=17971.5Kg/h

2.2消聲的設計計算

由于機艙內部噪聲為115 dB（A），要求距進、排風口1m處降為85 dB（A）。進風消音器選用列管式消聲結構，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。

排風消聲器是選用平行板消聲器，內部結構主要由多孔材料組成的吸聲片構成，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（αN）有關的量，稱為消聲系數，是一個無量綱的量。根據吸聲材料的特性，取=1.35。

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

已知氣流通道的截面長360 mm，寬100 mm，消聲器長度580 mm：

對于通風系統排氣消聲器，能夠降噪：

所以通風進、排風消聲能夠滿足降30dB（A）噪聲的要求。

2.3阻損的計算

在阻損計算中首先要確定Re（雷諾數）：

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。

阻損的計算公式為

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

2.3.1排風消聲彎頭

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

阻力損失為

2.3.2排風消聲器

排風消聲器管道內壁摩擦產生的阻力損失：

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

當管道突然擴大時（直角過渡），局部阻力系數為：

在管道進口端的局部損失系數ζ縮=0.27，管道出口端的局部損失系數ζ擴=0.19，則對應的總壓損失分別為:

管道內部的總壓損失為：

由于管道折彎引起的局部阻力系數，ζ≈1.12；管道轉兩次彎

通風系統排氣通道總的阻力損失：

2.4通風機選擇

3　結語

此通風系統結構在移動車載機組上得到了驗證，在降低噪聲的同時，保證了通風散熱的需要。從機組的運行數據中，可以看到在進氣溫度39℃時，機艙溫度為51℃；機組噪聲為84.2 dB（A）。

［1］潘錦珊.氣體動力學基礎（修訂版）［M］.北京：國防工業出版社，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