室外排氣管出口的防雨防風沙設(shè)計

□付吉臣 □李際剛 □張金奎 □王雙成

濟南柴油機股份有限公司 濟南 250306

油氣發(fā)動機、鍋爐、大型干燥設(shè)備、通風設(shè)施等很多設(shè)備都會涉及廢氣向室外排出的情況，而室外排氣管出口端的設(shè)計，必須考慮流通阻力、排氣方向、降噪、防雨和防風沙等要素問題，不同的排氣管出口結(jié)構(gòu)設(shè)計，在上述幾方面上的表現(xiàn)是不同的。本文以大中型油、氣發(fā)動機的消音器室外排氣口為例，對幾種出口端設(shè)計結(jié)構(gòu)形式進行分析和比較。

1 簡易室外排氣管的出口介紹

圖1所示為排氣管出口，將圓形排氣管的出口處做成斜口，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：流通阻力小，防雨，制造工藝簡單，外觀簡約大方。缺點是：排氣方向固定，只宜水平安裝，水平排氣，迎面風和側(cè)面風對其排氣通暢性影響很大，幾乎沒有降噪作用；正對其它設(shè)施時，聲波反射，形成噪聲源；發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)時，存在風沙倒灌問題，風沙通過排氣管口進入消音器和發(fā)動機，將對發(fā)動機造成不良影響。

該種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點也很突出，在空曠的野外和對噪聲要求不高的少沙塵環(huán)境條件下，還是很適用的。

▲圖1 簡易室外排氣管

2 排氣管出口的防雨防風沙設(shè)計

在沙漠地區(qū)或?qū)翟胍筝^高的使用環(huán)境下，上述簡易的消音器排氣管出口形式將不能滿足用戶的使用要求。例如伊拉克等沙漠地區(qū)國家的用戶，每年總有幾個月會出現(xiàn)沙塵暴天氣，而且沙塵密度大，持續(xù)時間長。因此，消音器排氣管出口的防雨防風沙設(shè)計將非常必要。下面對筆者設(shè)計的幾款防雨防風沙消音器排氣管出口方式分別進行簡單介紹和分析。

2.1 斜管導流式排氣管出口

▲圖2 斜管導流式排氣管出口

如圖2所示，該結(jié)構(gòu)是在原來簡易排氣管出口的末端加了一個傾斜45°的直管，雨水和風沙從上口進去又從下口流出，對防止風沙和雨水直接吹進消音器起到了重要作用。優(yōu)點是：對排氣阻力影響不大，安全可靠性強，防雨防風沙效果好，制造工藝簡單。缺點是：遇強力橫風對排氣的通暢性仍有較大影響，管子歪斜，欠美觀，從下口排出的煙氣對消聲器自身和發(fā)電機房墻體有熏黑現(xiàn)象。另外該結(jié)構(gòu)不宜豎直朝上使用，因此噪聲較大。

圖3所示結(jié)構(gòu)是斜管導流式排氣管出口的改進型，主要是在斜管下方又加了一節(jié)拐彎，從而避免了下端排出的煙氣吹向機房自身造成熏黑的問題，其它特點較前者沒有區(qū)別。

▲圖3 斜管導流式排氣管出口的改進型

2.2 活動風門式排氣管出口

▲圖4 活動風門式排氣管出口

如圖4所示，該結(jié)構(gòu)是將原來簡易排氣管出口的末端加一個活動風門，開機時排氣氣流將風門自動吹起，關(guān)機時風門靠自重關(guān)閉，可有效防止風沙和雨水倒灌進入消聲器內(nèi)。缺點是：流通阻力比原來有所增加，風門的自重增大了排氣的背壓，尤其是當下雨或迎面有風時背壓更大；由于風門的阻擋作用，噪聲會反射向地面，噪聲對環(huán)境影響較大；另外排出的煙氣經(jīng)風門阻擋向下反射排出，迎面有風時，廢氣會吹向機房，從而熏黑機房；因為有運動件，工作可靠性不好。

2.3 防雨帽式排氣管出口

如圖5所示，這是一種最常見的豎直朝上設(shè)置的排氣管結(jié)構(gòu)，排氣管口部的防雨帽在一定程度上能防止弱風條件下的小雨。優(yōu)點是：降噪效果好，結(jié)構(gòu)簡單。缺點是：防雨防風沙效果不好，在有風的情況下，雨和沙塵都容易進入排氣管。若要通過壓低雨帽的方法提高防雨防風沙的效果，又會導致流通阻力急劇增加，造成排氣不暢的后果。

▲圖5 防雨帽式排氣管出口

2.4 防雨帽加護桶式排氣管出口

如圖6所示，這是一種防風防雨防沙性能都比較好的一種排氣管出口結(jié)構(gòu)，豎直安裝或水平安裝都具備防雨防風沙的效果。該結(jié)構(gòu)主要由防雨帽和防風護套組成，其特點是：流通阻力小，沒有活動件，制造工藝簡單，安全可靠性強；豎直高位安裝時，外圈護套既有防雨防風沙作用，又具有良好的降噪效果。這種結(jié)構(gòu)在伊拉克、新疆等沙漠地區(qū)的發(fā)電機房上，得到了廣泛的應(yīng)用。

本文所推薦的是防雨帽加護桶式排氣管出口結(jié)構(gòu)。為了方便讀者應(yīng)用，設(shè)計時幾點事項值得注意：首先，為了使防雨防風沙的效果最好，防雨帽要大到足以切斷圖上AB兩點的連線。其次，如果對流通阻力有嚴格要求時，為了減小流通阻力，主排氣管通徑要相應(yīng)加大，尤其是在氣流轉(zhuǎn)彎的局部地區(qū)，不要形成瓶頸，如防雨帽與排氣管口之間、防雨帽與護套之間的流通截面積都應(yīng)比主排氣管流通截面積適當加大1倍左右。

▲圖6 防雨帽加護桶式排氣管出口

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上比對和實踐證明，圖6所示防雨帽加護桶式排氣管出口結(jié)構(gòu)的防雨防風沙效果最為理想。另外，進行此類室外排氣管出口設(shè)計的技術(shù)人員，可以根據(jù)具體的使用要求，選擇設(shè)計一款最適合自己的結(jié)構(gòu)樣式。