CN103033366B - 火星熄灭器性能试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于内燃机、锅炉颗粒排放和噪声控制应用技术领域，具体涉及一种测试火星熄灭器的试验装置。进气室和半消声室相互隔离，风机的出口端与过渡管连接，扬声器安装在风机出口管壁的内侧，温度计、湿度计与大气压计用于监测进气室内的空气参数；过渡管的出风端口后依次连接直管段A、流量计、直管段B、流量调节阀、颗粒加载装置、带整流栅的直管段A、过渡管A、被测机组、过渡管B、带整流栅的直管段B与除尘袋，在距带整流栅的直管段A与距带整流栅的直管段B1的管壁内安装静压测管和声压传感器安装管，静压测管通过U型管连接，声压传感器安装管连接至计算机的数据采集系统。本发明可同时完成颗粒捕集装置的气动、捕集和噪声性能测试。

Description

火星熄灭器性能试验装置
技术领域
本发明属于内燃机、锅炉颗粒排放和噪声控制应用技术领域，具体涉及一种测试火星熄灭器的试验装置。
背景技术
随着世界经济的不断发展，全球贸易量逐年上升，船舶保有量与日俱增，海上航运业走向繁荣。与此同时，人们安全和环保意识的不断增强，火星熄灭器和消声器在油船、化学品船、液化石油气船等对防火要求特别高的特种船舶上得到广泛的应用；由于柴油机、锅炉等动力设备排放大量的火星，火星内部温度可高达700-800oC，且在空气中停留时间较长，极易引起火灾，而排气噪声也影响船舶的舒适性，更关系船员的安全和健康。国内外都制定了相应的法规，对排放颗粒和排气噪声进行限制，并要求安装达到一定性能指标的火星熄灭器和消声器。
火星熄灭器捕集效率的测试涉及到复杂的气固两相流，一些传统的气固混合手段很难达到试验要求。由于管道内气体压力高于管外，传统测试装置常需要附加动力，提供高压空气，将颗粒注入管道内，颗粒载入速度难以调节；并且载入的粒子分散性较差，需要较长的管路才能将颗粒和气流充分混合。火星熄灭器的捕集效率对颗粒的混合均匀程度和载入时间长短非常敏感，这些将最终影响测试精度。专利申请号为“201210530098.2”的申请中公开了一种颗粒加载混合装置，可以在在较短的距离内使空气和颗粒混合均匀，在出口处形成满足火星熄灭器冷态性能测试所需的气固混合物；但是火星熄灭器声学性能、气动性能和捕集性能测试之间常会存在干扰，传统方法是分别设计不同的测试装置进行测量，测试较为繁琐；目前国内还没有火星熄灭器的性能测试专用测试台架。
发明内容
本发明的目的是：提供一种集噪声测试、气动性能测试、捕集性能测试功能于一体火星熄灭器的性能测试专用测试台架；
本发明的技术方案是：一种火星熄灭器性能试验装置，它包括：温度计、湿度计、大气压计、风机、扬声器、过渡管、直管段A、流量计、直管段B、流量调节阀、颗粒加载装置、带整流栅的直管段A、过渡管A、U型管、过渡管B、带整流栅的直管段B、除尘袋与数据采集系统；其中，温度计、湿度计、大气压计、风机与扬声器安装于进气室，过渡管、直管段A、流量计、直管段B、流量调节阀、颗粒加载装置、带整流栅的直管段A、U型管、带整流栅的直管段B与除尘袋安装于半消音室；
过渡管的出风端口的管径为D，直管段A的长度为5D-10D，直管段B的长度为3D-5D，带整流栅的直管段A与带整流栅的直管段B的长度为5D-10D；
进气室和半消声室由公共墙壁分隔成两个相互独立的密闭空间，在公共墙壁上开设一个窗口，风机的出口端与过渡管的进风端口在窗口处连接，扬声器安装在风机出口管壁的内侧，温度计、湿度计与大气压计用于监测进气室内的空气参数；过渡管的出风端口后依次连接直管段A、流量计、直管段B、流量调节阀、颗粒加载装置、带整流栅的直管段A、过渡管A、被测机组、过渡管B、带整流栅的直管段B与除尘袋，在距带整流栅的直管段A出风口端面1D-2D处的管壁内安装静压测管和声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B进风口端面1D-2D处的管壁内安装声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B进风口端面5D-6D处的管壁内安装静压测管，静压测管通过U型管连接，声压传感器安装管连接至计算机的数据采集系统。
测试时，通过放置在进气室内的温度计、湿度计和大气压计测量风机的进口空气参数。根据流量计示数，改变流量调节阀的开度，将风机流量调节至测试点所需流量。活性炭颗粒通过可调式颗粒加载混合装置进入测试管路内并和气流充分混合，颗粒浓度保持在(7±1)g/m3。混合后的气流在整流栅的作用下，使测试管道内流场均匀化。均匀化的气流进入被测机组，颗粒在机组内捕集结构的作用下，颗粒和气流发生分离，部分颗粒被机组捕集，部分颗粒逃逸出机组。机组出口气流很不均匀，存在强烈的旋涡，在机组出口的整流栅作用下，实现稳定气流。在管道末端安装除尘袋，收集未被捕集的活性炭颗粒。持续稳定加载活性炭颗粒(2±0.5)min后，通过测量载入颗粒质量和未被捕集的颗粒质量计算该测点机组的捕集效率；两个静压测管布置在整流栅后部，通过U型管测量机组两端的静压差，计算该测点机组的阻力损失。两对声压传感器安装管布置在样机前后的直管段上，通过数据采集系统和计算机实时采集噪声信号，在测量机组传递损失时，将扬声器开启，采用双负载法测量和计算机组的传递损失。
本发明的有益效果是：1）风机与过渡管通过进气室和半消声室间的窗口进行连接，可以稳定进气室的进气参数，降低风机噪声对噪声测试的影响。
2）本发明可同时完成颗粒捕集装置的气动、捕集和噪声性能测试，具有结构简单、易于安装、适用范围宽、阻力损失小、混合长度短、测试稳定及精度高等特点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，1-温度计、2-湿度计、3-大气压计、4-风机、5-扬声器、6-过渡管、7-直管段A、8-流量计、9-直管段B、10-流量调节阀、11-可调式颗粒加载混合装置、12-带整流栅的直管段A、13-被测机组、14-U型管、15-带整流栅的直管段B、16-除尘袋、17-进气室、18-半消声室、19-过渡管A、20-过渡管B。
具体实施方式
参见附图，本发明通过涡流混合结构，将常温空气和火星模拟颗粒混合，模拟内燃机排气。模拟颗粒采用视密度为0.45-0.52g/ml、硬度不小于97%、四氯化物活性不小于60%、粒径为0.1-1mm的活性炭，通过称量测试机组进出口的颗粒质量，计算得到机组的捕集效率；通过测量机组进出口静压差，计算得到机组的阻力损失；采用双负载法测量机组传递损失。
一种火星熄灭器性能试验装置，它包括：温度计1、湿度计2、大气压计3、风机4、扬声器5、过渡管6、直管段A7、流量计8、直管段B9、流量调节阀10、颗粒加载装置11、带整流栅的直管段A12、过渡管A19、U型管14、过渡管B20、带整流栅的直管段B15、除尘袋16与数据采集系统；其中，温度计1、湿度计2、大气压计3、风机4与扬声器5安装于进气室，过渡管6、直管段A7、流量计8、直管段B9、流量调节阀10、颗粒加载装置11、带整流栅的直管段A12、U型管14、带整流栅的直管段B15与除尘袋16安装于半消音室18；
过渡管6的出风端口的管径为D，直管段A7的长度为5D-10D，直管段B9的长度为3D-5D，带整流栅的直管段A12与带整流栅的直管段B15的长度为5D-10D；过渡管A19与过渡管B20的内部为渐变管，当渐变管为扩张结构时，当量锥角小于11°，当渐变管为收缩结构时，当量锥角小于30°；
进气室17和半消声室18由公共墙壁分隔成两个相互独立的密闭空间，在公共墙壁上开设一个窗口，风机4的出口端与过渡管6的进风端口在窗口处连接，扬声器5安装在风机4出口管壁的内侧，温度计1、湿度计2与大气压计3用于监测进气室17内的空气参数；过渡管6的出风端口后依次连接直管段A7、流量计8、直管段B9、流量调节阀10、颗粒加载装置11、带整流栅的直管段A12、过渡管A19、被测机组13、过渡管B20、带整流栅的直管段B15与除尘袋16，在距带整流栅的直管段A12出风口端面1D-2D处的管壁内安装静压测管和声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B15进风口端面1D-2D处的管壁内安装声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B15进风口端面5D-6D处的管壁内安装静压测管，静压测管通过U型管14连接，声压传感器安装管连接至计算机的数据采集系统。
根据所述被测机组13最大设计流量，在最大流量和30%最大流量间，选取5个测试流量，按照从大到小的顺序依次测试。本发明测试流速小于60m/s，阻力损失小于6000Pa，测试粒径为0.1mm～1mm，频谱范围20Hz～20000Hz。

Claims (3)

1.一种火星熄灭器性能试验装置，其特征是，它包括：温度计(1)、湿度计(2)、大气压计(3)、风机(4)、扬声器(5)、过渡管(6)、直管段A(7)、流量计(8)、直管段B(9)、流量调节阀(10)、颗粒加载装置(11)、带整流栅的直管段A(12)、过渡管A(19)、U型管(14)、过渡管B(20)、带整流栅的直管段B(15)、除尘袋(16)与数据采集系统；其中，温度计(1)、湿度计(2)、大气压计(3)、风机(4)与扬声器(5)安装于进气室，过渡管(6)、直管段A(7)、流量计(8)、直管段B(9)、流量调节阀(10)、颗粒加载装置(11)、带整流栅的直管段A(12)、U型管(14)、带整流栅的直管段B(15)与除尘袋(16)安装于半消声室(18)；
过渡管(6)的出风端口的管径为D，直管段A(7)的长度为5D-10D，直管段B(9)的长度为3D-5D，带整流栅的直管段A(12)与带整流栅的直管段B(15)的长度为5D-10D；
进气室(17)和半消声室(18)由公共墙壁分隔成两个相互独立的密闭空间，在公共墙壁上开设一个窗口，风机(4)的出口端与过渡管(6)的进风端口在窗口处连接，扬声器(5)安装在风机(4)出口管壁的内侧，温度计(1)、湿度计(2)与大气压计(3)用于监测进气室(17)内的空气参数；过渡管(6)的出风端口后依次连接直管段A(7)、流量计(8)、直管段B(9)、流量调节阀(10)、颗粒加载装置(11)、带整流栅的直管段A(12)、过渡管A(19)、被测机组(13)、过渡管B(20)、带整流栅的直管段B(15)与除尘袋(16)，在距带整流栅的直管段A(12)出风口端面1D-2D处的管壁内安装静压测管和声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B(15)进风口端面1D-2D处的管壁内安装声压传感器安装管，在距带整流栅的直管段B(15)进风口端面5D-6D处的管壁内安装静压测管，静压测管通过U型管(14)连接，声压传感器安装管连接至计算机的数据采集系统。
2.如权利要求1所述的一种火星熄灭器性能试验装置，其特征是，根据所述被测机组(13)最大设计流量，在最大设计流量和30％最大设计流量间，选取5个测试流量，按照从大到小的顺序依次测试。
3.如权利要求1或2所述的一种火星熄灭器性能试验装置，其特征是，过渡管A(19)与过渡管B(20)的内部为渐变管，当渐变管为扩张结构时，当量锥角小于11°，当渐变管为收缩结构时，当量锥角小于30°。
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