室外排气管出口的防雨防风沙设计

2013-04-11付吉臣李际刚张金奎王双成

机械制造 2013年3期

□付吉臣 □李际刚 □张金奎 □王双成

济南柴油机股份有限公司济南 250306

油气发动机、锅炉、大型干燥设备、通风设施等很多设备都会涉及废气向室外排出的情况，而室外排气管出口端的设计，必须考虑流通阻力、排气方向、降噪、防雨和防风沙等要素问题，不同的排气管出口结构设计，在上述几方面上的表现是不同的。本文以大中型油、气发动机的消音器室外排气口为例，对几种出口端设计结构形式进行分析和比较。

1 简易室外排气管的出口介绍

图1所示为排气管出口，将圆形排气管的出口处做成斜口，这种结构的优点是：流通阻力小，防雨，制造工艺简单，外观简约大方。缺点是：排气方向固定，只宜水平安装，水平排气，迎面风和侧面风对其排气通畅性影响很大，几乎没有降噪作用；正对其它设施时，声波反射，形成噪声源；发动机停止运转时，存在风沙倒灌问题，风沙通过排气管口进入消音器和发动机，将对发动机造成不良影响。

该种结构的优点也很突出，在空旷的野外和对噪声要求不高的少沙尘环境条件下，还是很适用的。

▲图1 简易室外排气管

2 排气管出口的防雨防风沙设计

在沙漠地区或对降噪要求较高的使用环境下，上述简易的消音器排气管出口形式将不能满足用户的使用要求。例如伊拉克等沙漠地区国家的用户，每年总有几个月会出现沙尘暴天气，而且沙尘密度大，持续时间长。因此，消音器排气管出口的防雨防风沙设计将非常必要。下面对笔者设计的几款防雨防风沙消音器排气管出口方式分别进行简单介绍和分析。

2.1 斜管导流式排气管出口

▲图2 斜管导流式排气管出口

如图2所示，该结构是在原来简易排气管出口的末端加了一个倾斜45°的直管，雨水和风沙从上口进去又从下口流出，对防止风沙和雨水直接吹进消音器起到了重要作用。优点是：对排气阻力影响不大，安全可靠性强，防雨防风沙效果好，制造工艺简单。缺点是：遇强力横风对排气的通畅性仍有较大影响，管子歪斜，欠美观，从下口排出的烟气对消声器自身和发电机房墙体有熏黑现象。另外该结构不宜竖直朝上使用，因此噪声较大。

图3所示结构是斜管导流式排气管出口的改进型，主要是在斜管下方又加了一节拐弯，从而避免了下端排出的烟气吹向机房自身造成熏黑的问题，其它特点较前者没有区别。

▲图3 斜管导流式排气管出口的改进型

2.2 活动风门式排气管出口

▲图4 活动风门式排气管出口

如图4所示，该结构是将原来简易排气管出口的末端加一个活动风门，开机时排气气流将风门自动吹起，关机时风门靠自重关闭，可有效防止风沙和雨水倒灌进入消声器内。缺点是：流通阻力比原来有所增加，风门的自重增大了排气的背压，尤其是当下雨或迎面有风时背压更大；由于风门的阻挡作用，噪声会反射向地面，噪声对环境影响较大；另外排出的烟气经风门阻挡向下反射排出，迎面有风时，废气会吹向机房，从而熏黑机房；因为有运动件，工作可靠性不好。

2.3 防雨帽式排气管出口

如图5所示，这是一种最常见的竖直朝上设置的排气管结构，排气管口部的防雨帽在一定程度上能防止弱风条件下的小雨。优点是：降噪效果好，结构简单。缺点是：防雨防风沙效果不好，在有风的情况下，雨和沙尘都容易进入排气管。若要通过压低雨帽的方法提高防雨防风沙的效果，又会导致流通阻力急剧增加，造成排气不畅的后果。

▲图5 防雨帽式排气管出口

2.4 防雨帽加护桶式排气管出口

如图6所示，这是一种防风防雨防沙性能都比较好的一种排气管出口结构，竖直安装或水平安装都具备防雨防风沙的效果。该结构主要由防雨帽和防风护套组成，其特点是：流通阻力小，没有活动件，制造工艺简单，安全可靠性强；竖直高位安装时，外圈护套既有防雨防风沙作用，又具有良好的降噪效果。这种结构在伊拉克、新疆等沙漠地区的发电机房上，得到了广泛的应用。

本文所推荐的是防雨帽加护桶式排气管出口结构。为了方便读者应用，设计时几点事项值得注意：首先，为了使防雨防风沙的效果最好，防雨帽要大到足以切断图上AB两点的连线。其次，如果对流通阻力有严格要求时，为了减小流通阻力，主排气管通径要相应加大，尤其是在气流转弯的局部地区，不要形成瓶颈，如防雨帽与排气管口之间、防雨帽与护套之间的流通截面积都应比主排气管流通截面积适当加大1倍左右。