燃烧过程的强化与完善(正式版)

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燃烧理论与基础 10第十章 稳定着火及强化燃烧技术

燃烧理论与基础 10第十章 稳定着火及强化燃烧技术
1、温度分布
2、煤粉浓度分布
五、回流区稳燃原理
六、钝体尾迹煤粉燃烧过程
第二节 高煤粉浓度稳燃技术
一、煤粉浓度的概念


每公斤空气中含煤粉质量的多少称为煤粉浓度, 它指的是一次风中煤粉所占的质量份额。 运行中的煤粉锅炉一次风中的煤粉浓度为0.350.45[kg煤粉/kg空气]。为了使煤粉燃烧稳定和 强化,在工程中常致力于在煤粉气流中形成局 部的高煤粉浓度。
R45

冷态试验表明,该类型浓淡燃烧器的性能满足 电厂改造要求。改造完成后的燃烧试验结果为, 改后验收试验工况一锅炉热效率为90.439%, 较改造前提高了1.047%。改后验收试验工况 二锅炉热效率为90.446%,较改造前提高了 1.054%。
第三节 安全节能燃烧技术
一、结渣及预防

结渣需要两个条件,一是煤灰成熔融状态,二 是灰颗粒要贴墙。这两个条件缺一不可。要防 止受热面结渣,可以从这个方面入手。可以破 坏灰熔融的条件,如降低炉膛温度水平、采用 合适的过量空气系数等;也可以使灰颗粒不能 冲刷受热面,如组织合理的气流结构、燃烧器 喷口参数均匀、采用贴壁风技术、采用风包粉 燃烧技术、水平浓淡燃烧技术等。

效率方面,在270MW、240MW、210MW三 个工况下进行了热效率测试,效率分别为: 91.08%、90.76%、90.83%,与改造前没有明 显变化。改造后一年多的运行实践表明,锅炉 各方面运行状况正常,主汽温、主汽压等各项 运行参数均达到预期效果。
第十章 稳定着火及 强化燃烧技术
第一节 钝体回流区稳燃及强化技术
一、绕体


良绕体 钝体
二、V形钝体空气动力学
1、钝体锥角α的影响
2、钝体边宽2b(或2b/2B) 的影响

5-燃烧反应

5-燃烧反应

nN 2nN 2
no nco 2nco2 PCO 2 PCO2 nN 2n N 2 2 PN 2
no PCO 2 PCO2 21 nN 2 PN 2 79
PV (气体方程ni i ) RT
——元素守恒定律
14
1.计算平衡气相成分所需的方程:
(1)质量作用定律:
固体C燃烧动力学条件
2
§5-1 C—O系燃烧反应热力学
表 C-O体系可能发生的反应
化学反应式 反应名称
①碳的完全燃烧反应
C( s ) O2( g ) CO2( g )
2C( s ) O2( g ) 2CO( g )
2CO( g ) O2( g ) 2CO2( g )
C( s ) CO2( g ) 2CO( g )
C( s ) O2( g ) CO2( g )
26
三、焦炭燃烧基本规律
(二)冲天炉燃烧过程中炉气分布规律
焦炭反应能力:把CO2还原
为CO的能力
R %CO 100% 2%CO2 %CO
2CO( g ) O2( g ) 2CO2( g )
C( s ) CO2( g ) 2CO( g )
2CO O2 2CO2
始态 平衡态 1 1-x 0.5 0.5-0.5x 0 x
平衡体系中mol总数:nT (1 x) (0.5 0.5x) x 0.5(3 x)
1 x 2(1 x) PCO P P 0.5(3 x) 3 x
PCO 2 x 2x P P 0.5(3 x) 3 x
PO2
0.5 0.5 x 1 x P P 0.5(3 x) 3 x

燃料与燃烧课程简介

燃料与燃烧课程简介

22
第5 讲
Hale Waihona Puke 第二篇 燃料燃烧计算(6 学时)
第 4 章 燃烧的物质平衡(2 学时) 1.空气需要量计算 2.燃烧产物生成量计算 3.不完全燃烧产物计算
22
6
教学日历
周次及其 起止日期
教学方式及内容 (讲课、习题课、课堂讨论、实验等)
可 内 时 数
课 外 时 数
其它 时 (实习、参观、
调查等) 数
十、先修课程要求:本课程是在学习有机化学、物理化学、工程热力学、传 热学、流体力学等专业基础课程之后开出。
十一、考试方式:笔试,闭卷考试。
十二、学时分配:
课内理论授课 42 学时。其中:
0..绪 论
1 学时
1.燃料特性概论
4 学时
2.燃料燃烧计算
5 学时
3.燃烧反应动力学基础 5 学时
4.燃烧的气流混合过程 4 学时
第2 讲
第 1 章 固体燃料(2 学时) 1.固体燃料的分类与组成 2.煤炭的使用性能 3.煤炭的工业分析与热值
22
第3 讲
第 2 章 液体燃料(2 学时) 1.石油的加工及产品 2.燃料油的使用性能 3.燃料油的储存与管理
22
第4 讲
第 3 章 气体燃料(2 学时) 1.单一燃气的物理化学性质 2.人工燃气的使用性能 3.天然气的组成及使用性能 4.液化石油气组成及使用性能 5.燃气的储存与管理
5.内容简介: 燃料与燃烧课程主要介绍燃料及其燃烧学的基本原理和基本知识。其主要内 容包括各种常规燃料(固体燃料、液体燃料和气体燃料)的特点、物理性质和燃烧 使用性能,燃烧反应动力学的基本知识,燃料燃烧的基本计算,燃气燃烧的气流 混合过程,燃气燃烧的火焰传播,燃气火焰的稳定特性,液体燃料的燃烧方法, 固体燃料的燃烧方法和燃烧的污染及其防止等。本课程内容主要以介绍气体燃料 的燃烧为主。通过对该课程的学习,能使学生熟悉燃料及其燃烧现象的基本物理 本质,掌握工程燃烧学的基本理论和基本知识,为他们进一步学习有关的专业课 程和开展相关领域的科学研究打下良好的基础。

燃料与燃烧课程教学大纲2014

燃料与燃烧课程教学大纲2014

重庆大学本科课程教学基本要求《燃料与燃烧》一、课程名称及代码中文:燃料与燃烧英文:Fuel and Combustion课程代码::21015830二、课程性质及专业的学时学分三、开课单位及课程负责人简介开课单位:城市建设与环境工程学院课程负责△简介—姓名:阳东教龄:4年学位:博士职称:副教授能承担此课程的教师:彭世尼黄小美四、课程内容简介五、课程预备知识1、先修课程:普通化学、流体力学、传热学2、后修课程:燃气应用、冷热源工程。

六、课程教学目标(需明确各教学环节对人才培养目标的贡献)七、课程教学大纲(括号内为参考学时数)六、课程知识单元、知识点及教学要求(sms 熟练掌握;1•绪论(1学时)• 燃料燃烧学的基本内容、研究方向及主要课题,能源利用与环境保护。

[O]2. 燃料特性概论(3学时)燃料特性概述,固体燃料、液体燃料及气体燃料的种类、化学组成、物理化学性质及其使用性能:表掌握;n 表理解)固体燃料、液体燃料及气体燃料的发展方向及应用前景。

KU 3.燃料燃烧计算(5学时)燃料燃烧所需的空气咼计算,完全燃烧时的烟气量计算烟气的检测与分析讣算;(1学时)燃料的燃烧温度讣算.不完全燃饶时的烟气量及热损失量il •算。

(1学时)4. 燃烧反应动力学基础(6学时)燃烧化学反应速度:(1学时)[CQ]I]可燃气体的燃烧反应机理:(2学时)燃气的热力着火机理与着火过程,燃气的强制点火方法。

5. 燃烧的气流混合过程(3学时)静止气体中的自由射流,平行气流;(1学时) I] 横向气流中的射流运动.旋转射流;(1学时) I]素流扩散过程。

(1学时)6. 燃气燃烧的火焰传播(6学时)火焰传播理论基础,影响火焰传播速度的因素 :[m 预混可燃气体火焰传播速度讣算:紊流火焰传播速度理论;(1学时)[□□] 火焰传播的浓度极限。

7. 气体燃料的燃烧(5学时)气体燃料的扩散式燃烧:(1学时) I]气体燃料的部分预混式燃烧:[C气体燃料的完全预混式燃烧:(1学时) 燃烧过程的强化与完善。

第3章 着火理论

第3章 着火理论



热自燃孕育期即为着火延迟期。 直观意义:指可燃物质由可以反应到燃烧出现 的一段时间。 定义:在可燃物质已达到着火的条件下,由初 始状态到温度骤升的瞬间所需的时间。 系统积累的温度全部用于提高预混可燃气的温 度:
E dT CvV QVk0cxf xox e RT AF (T T0 ) dt
CO着火界限

但是也有很多现象和实验结果, 用热自燃理论是无法解释的。有 一些可燃混合气在低压下,其着 火的临界压力与温度的关系曲线 也不像热自燃理论所论述的那样 ,即单调地下降且只有一个着火 界限,而是着火界限呈半岛形, 且有2个或3个,甚至更多的着火 界限。
H2+O2的着火界限
三个着火界限
CH4+O2的着火界限
第三章
着火理论
3.1 着火基本概念 3.2 热自燃理论 3.3 链锁自燃理论 3.4 强迫点燃理论
3.5 燃烧热工况
1
第一节 着火的基本概念
燃烧过程是发光放热的化学反应过程,存在两个最 基本的阶段:着火阶段、着火后燃烧阶段。
反应的引发 剧烈反应的 加速过程 燃烧阶段
着火阶段(孕育期)
一、着火过程
三、影响热自燃的因素
1. 对流换热系数:↓,散热 直线Qs的斜率↓, Qs直线将 以横轴上T0点为轴心向右转 动,与Qf相切,自燃。 2. 散热面积AF: AF ↓,与减小 对流换热系数效果相同。 3. 可燃物浓度c:c ∝p ↑,产热 曲线Qf向左上方移动,与散 热直线Qs相切,自燃。
Q
1 > 2 > 3 1
pc
Tc=定值
着火区
着火区
x1
x2
x1
x2
P或T ↓,着火 界限缩小。 当P或T下降到 某一值时,着火 界限下降成一点。 当P或T继续↓ , 则任何混合气成 分都不能着火。

哈尔滨工业大学建筑环境与设备工程专业

哈尔滨工业大学建筑环境与设备工程专业

哈尔滨工业大学建筑环境与设备工程专业燃气方向教学体系与课程设置调查表表1 基本信息表2 燃气方向开设课程及内容调查哈尔滨工业大学建筑环境与设备工程专业燃气方向现开设《化工原理》、《城市燃气气源》、《燃气输配》、《燃气燃烧与应用》、《燃气施工技术与组织》、《燃气专业计算机应用》、《天然气供应》、《液化石油气供应》、《燃气燃烧设备》等9门课程,拟增加《天然气供应》课程内容,增设《渗流力学》、《泵与压缩机》、《燃气非管输工艺》、《地下储气库概论》等4门课程,并相应调整已开设课程内容。

各门课程的内容见以下表2-1至表2-14。

请在各项课程内容后填注您对该项内容的看法,在非常重要、重要、可有可无或完全不必要之中选择一项打“√”,若有新的建议请惠留。

表3 专业设置与社会需求调查(可将所选项内容用下划线或彩色标出)1.您认为我国燃气行业的发展前景如何?□非常好□好□一般□不好□不了解2.您认为目前我国燃气行业的技术水平与国外先进水平的差距如何?□差距非常大□有一定差距□差距很小□没差距□不了解3.您认为全国每年对燃气毕业生的需求大约是各院校培养的燃气毕业生总量的几倍?□供大于求□ 1~2倍□ 3~4倍□ 5~6倍□ 10倍以上□不了解4.您认为我校的燃气本科毕业生的就业率可以达到:□ 100% □ 90~100% □ 80~90% □ 70~80% □ 70%以下5.我校目前燃气方向毕业生为平均每年20~30人,您认为我校每年应培养多少名燃气方向毕业生?□ 20人□ 30人□ 40人□ 50人□ 60人□ 60人以上6.您认为我校的燃气方向毕业生的综合素质满足当前行业要求的情况如何?□超出行业要求□满足行业要求□略有不足□完全不满足行业要求□不了解具体情况:7.您认为现有的燃气课程设置(详见表2):课程体系:□合理□尚可□不合理课程内容:□合理□尚可□不合理学时分配:□合理□尚可□不合理总学时数:□过多□偏多□合适□偏少□过少8.目前燃气方向与供热、通风与空调工程方向是建筑环境与设备工程专业下的两个方向,您认为:燃气方向是否应该保持现在的培养模式:□应该□不应该□无所谓燃气方向是否应该争取恢复燃气专业:□应该□不应该□无所谓9.在校学习期间您为什么选择燃气方向?□热爱燃气事业□燃气有发展□对燃气感兴趣□好找工作□能回家乡□能在大城市工作□能去想去的城市工作□其他10.您希望在校学习期间能更多地学到那些方面的知识?□基础方面□专业方面□管理方面□人文方面□计算机方面□外语方面□其他11.您对我校燃气方向办学的具体意见和建议:□增加课程学时□调整教学内容□增加课程设置具体意见和建议:衷心感谢您的支持!11。

建构筑物消防员初级-燃烧过程及特点

建构筑物消防员初级-燃烧过程及特点某某:__________指导:__________日期:__________2017-04-13 17:28一、可燃物的燃烧过程当可燃物与其周围相接触的空气达到可燃物的点燃温度时,外层部分就会熔解、蒸发或分解并发生燃烧,在燃烧过程中放出热量和光。

这些释放出来的热量又加热边缘的下一层,使其达到点燃温度,于是燃烧过程就不断地持续。

固体、液体和气体这三种状态的物质,其燃烧过程是不同的。

固体和液体发生燃烧,需要经过分解和蒸发,生成气体,然后由这些气体与氧化剂作用发生燃烧。

而气体物质不需要经过蒸发,可以直接燃烧二、可燃物的燃烧特点(一)固体物质的燃烧特点固体可燃物在自然界中广泛存在,由于其分子结构的复杂性、物理性质的不同,其燃烧方式也不相同。

主要有下列四种方式:1、表面燃烧蒸气压非常小或者难于热分解的可燃固体,不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,当氧气包围物质的表层时,呈炽热状态发生无焰燃烧现象,称为表面燃烧。

其过程属于非均相燃烧,特点是表面发红而无火焰。

如木炭、焦炭以及铁、铜等的燃烧则属于表面燃烧形式。

2、阴燃阴燃是指物质无可见光的缓慢燃烧,通常产生烟和温度升高的迹象。

某些固体可燃物在空气不流通、加热温度较低或含水分较高时就会发生阴燃。

这种燃烧看不见火苗,可持续数天,不易发现。

易发生阴燃的物质,如成捆堆放的纸X、棉、麻以及大堆垛的煤、草、湿木材等。

阴燃和有焰燃烧在一定条件下能相互转化。

如在密闭或通风不良的场所发生火灾,由于燃烧消耗了氧,氧浓度降低,燃烧速度减慢,分解出的气体量减少,即可由有焰燃烧转为阴燃。

阴燃在一定条件下,如果改变通风条件,增加供氧量或可燃物中的水分蒸发到一定程度,也可能转变为有焰燃烧火场上的复燃现象和固体阴燃引起的火灾等都是阴燃在一定条件下转化为有焰分解燃烧的例子。

3、分解燃烧分子结构复杂的固体可燃物,由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象,称为分解燃烧。

第05章 燃气燃烧方法

24
第二节 部分预混式燃烧
三、部分预混紊流火焰
• 紊流火焰的特点:火焰长度短,顶部圆,焰 面皱曲,火焰厚度增加,表面积增加。 • 紊流火焰结构: ¾ 焰核:燃气空气混合物尚未点着的冷区 ¾ 焰面:着火与燃烧区 ¾ 燃尽区:此区边界看不见,通过气体分析确 定。
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第二节 部分预混式燃烧
四、紊流预混火焰的稳定 • 紊流火焰工作的稳定区变得很窄,常常全 部消失,只有人工办法稳焰。 • 要想稳焰,就要想办法在局部地区保持气 流速度和火焰传播速度之间的平衡。 ¾ 从气流速度着手→流体动力学方法 ¾ 从改变火焰传播速度着手→热力学和化学 方法
二、部分预混层流火焰的确定
• 离焰:当燃烧强度不断加大,气流速度v↑, 使得v=S的点更加靠近管口,点火环变窄,最 后使之消失,火焰脱离燃烧器出口,在一定 距离以外燃烧。 • 脱火:若气流速度再增大,火焰被吹熄。 • 回火:若进入燃烧器的燃气流量不断减小, 即气流速度v↓,兰色锥体高度↓,最后由于 气流v小于Sn,火焰缩进燃烧口,熄灭。
16
第二节 部分预混式燃烧
• 分析根部:在火焰根部气速度降为0,但 火焰不会传到燃烧器里去。 •在1-1环上,S<v→推离 •在2-2环上,S>v→回燃 •必存在3-3环,该环上 S=v,该环没有切向分 速,φ=0→水平焰面→点 火源→又称点火环,使层 流火焰根部得到稳定。
17
第二节 部分预混式燃烧
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第三节 完全预混式燃烧
• 在部分预混式燃烧的基础上发展起来的, 技术合理。广泛应用。 • 在下列条件下进行的燃烧,称为完全预混 式燃烧,又称无焰燃烧 • 进行完全预混的条件: ¾ 燃气和空气在着火前预先按大于等于化学 计量比混合均匀(即α’≥1); ¾ 设置专门的火道,使燃烧区保持稳定的高 温。

燃料燃烧过程



zSO2

3.78
x

y 4

z

w 2

N2

Q
燃料重量 = 12x+1y+32z+16w 理论空气量:
22.4 224..4784x.784yxz4yw2z/(1w22x/(112.x0081y.00832yz3126zw)16mw3)/ kmg3 / kg
烟气量的定义
燃料燃烧后产生的CO2等烟气体积,称为烟气量。
理论烟气量与实际烟气量 理论烟气量:在理论空气量下燃料完全燃烧所生成的烟气体积 称理论烟气量或理论烟气体积。
理论烟气成分主要是 CO2、SO2、N2 和水蒸气; 烟气中除水蒸气以外的部分称为干烟气,在标准状态下的干烟 气为标准干烟气;含水蒸气的烟气称为湿烟气;理论烟气量= 干烟气量+水蒸气体积
因为实际燃烧过程是有过剩空气的,所以燃烧过程中的实际烟 气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。 实际烟气量=理论烟气量+过剩空气量
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Vfg = Vfg0 + ( -1)Va0
2. 烟气量
烟气的体积和密度校正
燃烧产生的烟气其T、P总高于标态(273.15K,1atm),在 进行烟气的体积和密度计算时,应换算成标态。
多数烟气可视为理想气体,故可应用理想气体状态方程 (PV=nRT). 设观测状态(Ts,Ps)下:烟气的体积为Vs,密度为ρs. 标态下(Tn,Pn): 烟气的体积为Vn,密度为ρn. 标态下体积和密度为
15
2. 过剩空气校正(课本P36)
因为实际燃烧过程是有过剩空气的,所以燃烧过程中的实际 ห้องสมุดไป่ตู้气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和.
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燃烧过程的强化与完善
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如前所述燃烧反应速度,常常用燃烧设备运行的
热强度来表示,包括面积热强度Qf和容积热强度
Qv。

面积热强度,是指燃烧室或火道单位面积上,在
单位时间内燃烧所发出的热量:
容积热强度,是指燃烧室或火道单位容积,在单位时
间内燃烧所发出的热量:
面积热强度和容积热强度之间有联系,但却有不同的物理意义。

面积热强度直接与可燃气体混合物的初速度成正比,它表示可燃混合物进行燃烧反应的速度。

容积热强度则与燃烧室的长度有关,它表示燃烧设备的紧凑程度。

面积热强度相同的两个燃烧室或火道,可能有不同的容积热强度。

一、燃烧过程强化的途径
燃气燃烧过程既然包括物理和化学两个过程,所以燃烧速度决定于混合速度利化学反应速度。

混合速度由气体流动动力学因素来确定;化学反应速度则由燃气性质、氧化剂性质、可燃混合物的浓度、温度、压力等化学动力学因素所决定。

因此,强化燃烧过程主要应从加强气流混合、提高燃烧温度等方面来考
虑。

主要途径有:
1.加强气流紊动
不论是大气式燃烧,还是扩散式燃烧,加强气流紊动都能提高燃烧强度。

在工程上采取的办法就是,在火焰稳定性允许的范围内,尽量提高炉子入口或燃烧室中的气流速度。

2.应用旋转气流
在气体从喷口喷出以前,使其产生旋转,将大大改善气流混合过程,提高燃烧强度。

3.预热燃气和空气
预热燃气和空气,可以提高火焰传播速度,增加反应区内的反应温度,从而提高燃烧温度,增加燃烧强度。

在实际工程中,常常是利用烟气余热来预热空气和燃气,这样既可以强化燃烧,又回收了烟气余热,
可降低燃料消耗,提高热效率。

4.烟气再循环
将一部分煳烧所产生的高温烟气引向燃烧器,使之与尚未着火的或正在燃烧的燃气/空气混合物掺混,可提高反应区的温度,从而增加燃烧强度。

烟气再循环的方式,包括内部再循环和外部再循环两种。

二、燃烧引起的环境污染与防治
世界上的能量主要由燃料燃烧而得,但在燃料燃烧的同时,会产生一系列的燃烧产物,污染环境。

燃烧燃料引起的对环境的污染主要是大气污染。

地球周围被大气层所包围。

它主要由氮和氧组成,此外还有一些其它气体和一些水滴、尘埃等。

“洁净空气”的
组成如下:
按容积/%N2 O2 Ar
78 21 1
其它微量,按×10-6
C02 Ne He CH4 H2
Kr Xe
315 18 5.2 1.2 0. 5 0.5 0.08
N02 0₃
0.02 0.0l~0.04
其中虽含有C02、N02、O3等有害气体,但数量极少,对人体和环境均无明显的影响。

若有害气体的浓度超过上列数据,则称为大气被污染。

特别是CO、NOx,S02、S03对人的危害最大。

对燃气燃烧而言,一般因燃气经过脱硫净化,燃
烧以后生成的S02、S03数量很少。

而且,只要完全燃烧,烟气中的CO含量也是很小的。

因此,燃气燃烧引起对大气环境的污染,其中危害最大且.最难处理的是氮的氧化物NOx
燃烧产生的氮的氧化物主要是NO,而N02很少,不过NO排入大气中后,很快就被氧化成N02。

N02的毒性五倍于NO,对人类和动植物都有大的危害。

更为严重的是,NO2在日光作用下会产生新生态氧原子。

这新生态氧原子在大气中将会引起一系列连锁反应井与未燃尽的碳氢化合物一起形成光化学烟雾,其毒性更强。

因此,为了防止NO2及其引起的光化学烟雾的危害,就必须抑制燃料燃烧时的NO生成量。

燃料燃烧产生的氮氧化物主要来自两个方面:一是燃烧时空气带入的氮,在高温下与氧反应所生成的
NO,称为“温度型NO”(T-NO);二是来自燃料中固有的氮化合物经过复杂的化学反应生成的氮氧化物,称为“燃料型N0”(F-NO)。

所以,影响NO生成的主要因素为,燃料中氮化合物的含量,火焰温度和高温下的停留时间,燃烧区中氧浓度等。

目前,氮氧化物污染防治主要从两方面着手:采取低NOx的燃烧方法和采用低NOx燃烧器,参见第六章。

燃烧的环境污染防治,还包括噪声控制。

燃气燃烧的噪声,主要来自风机、燃烧气流和燃烧火焰三个方面。

风机在一定工况下运转时,产生强烈的噪声,其中包括空气动力性噪声和机械性噪声;当燃烧系统中的气流形成紊流时出现了速度和压力的脉动,也产生噪声,由于这种被动具有随机性,因此
气流噪声是宽频带噪声;火焰噪声是由于燃烧反应的波动引起的局部地区流速和压力变化而产生的。

均匀混合的层流火焰是无声的。

火焰噪声来源于气流的紊动和局部地区组分不均匀。

噪声防治,主要从控制声源和控制噪声传播两方面考虑。

如提高风机装配的精确度,消除不平衡性;改变喷嘴形状减少噪声的产生等。

对已产生的噪声采取吸音、消音、隔音和阻尼等措施来降低和控制噪声的传播,也是十分有效的。

常用的减噪装置有:隔声罩、消声器等。

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