降低气流粉碎过程中噪声强度的研究

　　1　引言

　　气流粉碎是采用高速气流携带被粉碎物料作高速碰撞、冲击、摩擦、剪切达到使被粉碎物质细化的目的。研究及生产实践都表明,气流速度越高,所获得的产品越细[1]。当要获得超细产品时,气流的速度必须超音速。为了获得更细的产品,人们已经将气流的速度提高到2~5个马赫数。然而,随着气流速度与马赫数的增加,高速气流所产生的噪声增大,尤其是对于直接排料接料的圆盘式气流粉碎机,当气流速度超过3个马赫数时,出料口附近的噪声实际值达130dB(A)以上,严重地影响了操作人员的身心健康,使听力衰退、心慌,而且这种听力损伤是不能恢复的。噪声使人精力不能集中,注意力分散,往往易导致事故发生。

　　为此,在超音速气流粉碎过程中,必须消除或降低高速气流所产生的强噪声。消除噪声的办法很多,但传统的消声装置用于圆盘式气流粉碎效果并不理想。本研究采取逐级放大消声原理,采用一种CSQ消声装置,将气流速度为3~5个马赫数时所产生的噪声从130dB(A)降低到85dB(A)以下,而且结构简单,拆卸方便,出料方便,尤其适用于圆盘式气流粉碎机。

　　2　国内外气流粉碎消声状况

　　自70年代以来,国内外对各类消声器进行了大量的研究,生产出了不同用途的消声器。用于排气口的消声装置目前占主导地位,它们多用于锅炉、蒸汽、压缩机等的排气口消声。然而直接用于气流粉碎机排气口的消声装置目前还未见报导。这主要是由于气流粉碎机本身结构特殊,即排气口同时用于高压气体的排出和超细粉体产品的排出,因此要求消声器的设计既能降低噪声又不影响出料,这对消声器的结构设计提出了十分严格的要求。国内外的研究者为了降低气流粉碎机噪声,通常在出料口处接多级旋风分离器和大的除尘设备以及抽风机等辅助设备,既增大了成本又造成了清理工作不便。

　　3　气流粉碎过程中噪声的产生及影响因素

　　3·1　圆盘式气流粉碎机噪声产生的因素

　　圆盘式气流粉碎机主要由上下盖板及环形壁组成,壁上有6~24个粉碎主气喷口,且主气喷口设计成拉瓦尔形状,高压主气流经拉瓦喷管加速到超音速,高速气流冲击被粉碎的物料,使物料间相互碰撞、摩擦、剪切而粉碎。圆盘式气流粉碎机的结构见图1。

　　从图1可以看出,高速气流从下料口喷出,与周围切向进入的超音速气流产生冲击、摩擦、剪切,引起喷口附近剧烈的气体扰动,从而产生声级很高的噪声,形成排气出料喷流噪声。此类噪声是连续的宽平带湍流噪声,峰值频率与气流速度成正比,与排气管直径成反比[3]。其声功率,可用下式进行估算: