带有锯齿喷嘴和环形沟槽的低噪声蒸汽引射器及降噪方法技术

本发明专利技术属于引射器领域，现有的蒸汽引射器中含有拉瓦尔喷嘴结构，该结构形成的超音速蒸汽产生巨大的噪音污染，工厂噪音严重超标，本发明专利技术公开了一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽的低噪声蒸汽引射器及降噪方法，低噪声蒸汽引射器包括拉瓦尔喷嘴、直管段、吸入室、混合室和扩压室。拉瓦尔喷嘴的喷嘴端面采用锯齿结构，混合室内壁面采用环形沟槽结构。主流蒸汽经过拉瓦尔喷嘴后形成超音速流动，与次流蒸汽在吸入室和混合室混合均匀后经过扩压室从出口排出。引射器内的超音速流动产生巨大的气动噪声，而喷嘴端面的锯齿结构和混合室内壁面的环形沟槽结构可以加剧流体扰动，使大尺度涡破碎成多个小尺度涡，进而起到明显的降噪效果。进而起到明显的降噪效果。进而起到明显的降噪效果。

【技术实现步骤摘要】
带有锯齿喷嘴和环形沟槽的低噪声蒸汽引射器及降噪方法


[0001]本专利技术属于引射器领域，具体涉及一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽的低噪声蒸汽引射器及降噪方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会快速发展和人民生活水平日益提高，城市集中供热的需求不断增加，但在能源利用方面还存在很大提升空间。为进一步提高能效，加速节能减排，城市集中供热可以充分挖掘利用低品位余热能源，通过大规模回收利用余热能来减少碳排放，实现产业低碳化。蒸汽引射器通过高品位热能将大量低品位热能进行回收利用，提高能源利用率，在节能减排方面效果明显。但由于蒸汽引射器中含有拉瓦尔喷嘴结构，该结构形成的超音速蒸汽会产生巨大的噪音污染，噪音水平与飞机发动机的噪音水平相当，工厂噪音严重超标，周边环境恶化。因此，降低蒸汽引射器在运行过程中产生的巨大噪音对引射器的推广使用有重大意义。

技术实现思路

[0003]基于上述背景，本专利技术提供一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽的低噪声蒸汽引射器即降噪方法，该专利技术通过在拉瓦尔喷嘴的喷射端设置锯齿结构，在混合室内壁设置环形沟槽的结构以改变流场中涡的尺度，从而起到降噪效果。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案为：
[0005]一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽混合室的低噪声蒸汽引射器，低噪声蒸汽引射器包括拉瓦尔喷嘴和引射结构，拉瓦尔喷嘴在喷嘴的喷射端面设置锯齿结构，引射结构包括沿流动方向依次固定连接的直管段、吸入室、混合室和扩压室，混合室的内壁面设置若干环形沟槽；拉瓦尔喷嘴位于直管段与吸入室的内部。
[0006]进一步，直管段、吸入室、混合室和扩压室处于同轴位置。
[0007]进一步，吸入室的流道横截面积沿流动方向逐渐减小，混合室为等截面流道，扩压室的流道横截面积沿流动方向逐渐增大。
[0008]进一步，拉瓦尔喷嘴的流道横截面积位于直管段的部分为等截面流道，拉瓦尔喷嘴的流道横截面积位于吸入室的部分沿流动方向先减小后增大。
[0009]进一步，锯齿结构在拉瓦尔喷嘴端面呈圆周阵列式均匀分布，锯齿结构齿长L为拉瓦尔喷嘴出口端内径的0.05～1.0倍，锯齿数为4～30个。
[0010]进一步，混合室在内壁面沿轴向均匀间隔设有多个环形沟槽，环形沟槽沿混合室内壁面周向布置。
[0011]进一步，环形沟槽的槽深为混合室内径的0.01～0.3倍，环形沟槽的槽宽为环形沟槽的槽深h的0.5～10倍，槽间距为槽深的1～20倍。
[0012]一种利用锯齿喷嘴和环形沟槽混合室降低蒸汽噪声的方法，利用上述的低噪声蒸汽引射器，高压蒸汽作为工作流体通过拉瓦尔喷嘴进入低噪声蒸汽引射器，经过拉瓦尔喷
嘴时，通过喷嘴端部的锯齿结构对高压蒸汽形成湍流扰动，将大尺度涡破碎成多个小尺度涡，使得蒸汽引射器中心轴线附近出现放射状高涡量区，进而削弱气动噪音，高压蒸汽经过拉瓦尔喷嘴形成超音速蒸汽；超音速蒸汽从拉瓦尔喷嘴喷出后，经过混合室的环形沟槽结构时，由于蒸汽具有惯性，进入环形沟槽后仍然有沿程方向的流动，碰撞到环形沟槽壁面后，形成剧烈湍流，使得环形沟槽与内壁面交界处的高涡量区范围增大，进而削弱噪音，超音速蒸汽与次流蒸汽在吸入室和混合室混合均匀后进入扩压室，混合蒸汽从扩压室出口排出。
[0013]与现有技术性相比，本专利技术具有的优点和效果如下：
[0014]本专利技术的低噪声蒸汽引射器结构简单易加工，通过在拉瓦尔喷嘴的出口端设置锯齿结构，在混合室的内壁设置若干等间距分布的环形沟槽，以影响喷嘴出口及混合室近壁面的流场，加剧蒸汽引射器内部流体扰动，使大尺度涡破碎成多个小尺度涡，从而对蒸汽引射器在工作过程中产生的气动噪声做出改善，起到明显的降噪效果。本专利技术的低噪声蒸汽引射器(喷嘴带锯齿且混合室带环形沟槽)相较于普通蒸汽引射器(喷嘴无锯齿且混合室无沟槽)的声压级从138dB降到123.9dB，降低了10.2％，蒸汽引射器噪音，尤其是主要部分的低频噪音得到显著降低。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的外轮廓结构示意图。
[0016]图2是本专利技术的三维结构示意图。
[0017]图3是本专利技术的剖视图。
[0018]图4是喷嘴锯齿的尾缘结构示意图(图3中A
‑
A视图)。
[0019]图5是图1中拉瓦尔喷嘴的锯齿结构局部放大图。
[0020]图6是环形沟槽混合室的剖视图(图3中B
‑
B视图)。
[0021]图7是普通蒸汽引射器和本专利技术的噪音倍频图。
[0022]其中：1为拉瓦尔喷嘴，2为直管段，3为吸收室，4为混合室，5为扩压室，6为锯齿结构，7为环形沟槽，8为锯齿齿顶，9为锯齿齿底，10为混合室外壁面，11为环形沟槽壁面，12为混合室内壁面，L为锯齿齿长，P为锯齿齿距，h为环形沟槽的槽深。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明，以下实施例仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的思想内做任何修改或等同替换，均在本专利技术的保护范围之内。
[0024]如图1～6所示，本专利技术公开了一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽混合室的低噪声蒸汽引射器，主要包括拉瓦尔喷嘴1和引射结构，拉瓦尔喷嘴1在喷嘴的喷射端面设置锯齿结构6，引射结构包括沿流动方向依次固定连接的直管段2、吸入室3、混合室4、扩压室5，以及混合室4的内壁面设置若干环形沟槽7。
[0025]直管段2、吸入室3、混合室4、扩压室5沿流动方向依次同轴布置，各结构间可采用法兰形式连接或其他固定连接方式。吸入室3的流道横截面积沿流动方向逐渐减小，混合室4为等截面流道，扩压室5的流道横截面积沿流动方向逐渐增大。所述拉瓦尔喷嘴1位于直管
段2与吸入室3的内部，拉瓦尔喷嘴1的流道横截面积在直管段2的部分为等截面流道，在吸入室3的部分沿流动方向先减小后增大。
[0026]拉瓦尔喷嘴1在喷嘴端面圆周阵列均匀设置有多个锯齿结构6，锯齿结构6齿长L为拉瓦尔喷嘴1出口端直径的0.05～1.0倍，锯齿数为4～30个。
[0027]混合室4在壁面沿轴向均匀间隔布置有多个环形沟槽7，环形沟槽7沿混合室4内壁面周向布置，环形沟槽7的槽深h为混合室4内径的0.01～0.3倍，环形沟槽7的槽宽为槽深h的0.5～10倍，槽间距为槽深h的1～20倍。
[0028]拉瓦尔喷嘴1端面的锯齿可以采用铣削加工方式得到；混合室4内壁面的环形沟槽可以采用镗削加工方式得到。
[0029]本专利技术还公开了一种利用锯齿喷嘴和环形沟槽混合室降低蒸汽噪声的方法，利用上述的低噪声蒸汽引射器，高压蒸汽作为工作流体通过拉瓦尔喷嘴1进入低噪声蒸汽引射器，经过拉瓦尔喷嘴1时，通过喷嘴端部的锯齿结构6对高压蒸汽形成湍流扰动，将大尺度涡破碎成多个小尺度涡，使得蒸汽引射器中心轴线附近出现放射状高涡量区，进而削弱气动噪音，高压蒸汽经过拉瓦尔喷嘴形成超音速蒸汽；超音速蒸汽从拉瓦尔喷嘴1喷出后，经过混合室4的环形沟槽7结构时，由于蒸汽具有惯性，进入环形沟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有锯齿喷嘴和环形沟槽混合室的低噪声蒸汽引射器，其特征在于：所述低噪声蒸汽引射器包括拉瓦尔喷嘴(1)和引射结构，拉瓦尔喷嘴(1)在喷嘴的喷射端面设置锯齿结构(6)，引射结构包括沿流动方向依次固定连接的直管段(2)、吸入室(3)、混合室(4)和扩压室(5)，混合室(4)的内壁面设置若干环形沟槽(7)；所述拉瓦尔喷嘴(1)位于直管段(2)与吸入室(3)的内部。2.根据权利要求1所述的带有锯齿喷嘴和环形沟槽混合室的低噪声蒸汽引射器，其特征在于：所述直管段(2)、吸入室(3)、混合室(4)和扩压室(5)处于同轴位置。3.根据权利要求1所述的低噪声蒸汽引射器，其特征在于：所述吸入室(3)的流道横截面积沿流动方向逐渐减小，混合室(4)为等截面流道，扩压室(5)的流道横截面积沿流动方向逐渐增大。4.根据权利要求1所述的低噪声蒸汽引射器，其特征在于：所述拉瓦尔喷嘴(1)的流道横截面积位于直管段(2)的部分为等截面流道，拉瓦尔喷嘴(1)的流道横截面积位于吸入室(3)的部分沿流动方向先减小后增大。5.根据权利要求1所述的低噪声蒸汽引射器，其特征在于：所述锯齿结构(6)在拉瓦尔喷嘴(1)端面呈圆周阵列式均匀分布，锯齿结构(6)齿长L为拉瓦尔喷嘴(1)出口端内径的0.05～1.0倍，锯齿数为4～30个。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉杰，石颖，刘贇，马素霞，郭宇朦，张敬贤，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：