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摘要介绍发动机试验室通风排烟风量计算 、气流组织形式、送排风系统的设计及试验室噪声源分析、采用的控制方法。
关键词 发动机 试验室 通排风 噪声控制
中图分类号：S219文献标识码： A
一、概况
发动机试验室主要用来检测发动机各项性能试验室。发动机工作时会散发出大量热量及废气，为保证发动机试验室散发出来的热量和废气排出室外，保证试验室内的空气温度和废气浓度在规定范围内，需要采用强制通风。即将室外空气送入试验室内，同时将室内高温空气排出到室外。对从发动机排烟口排出的废气，通过排烟管道直接排至室外。
通风排烟系统主要任务：1、提供满足发动机燃烧所需的新鲜空气量；2、消除试验室内发动机和测功机散发的余热3、冲淡漏入室内有害的挥发性气体浓 度；4、发动机排气管高温烟气排放；5、防止发动机试验室内与室外温差过大，保证试验室内温度≤45℃。
试验室内发动机在运行时产生的噪声对环境造成污染，必须加以控制。发动机噪声主要由空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声组成，其中空气动力性噪声包括排气噪声，进气噪声和冷却系统风扇噪声。
二、通风排烟系统的方案
1、通风系统方案
通排风气流组织方案采用上进风，下侧排风方式。
每个试验室通排风系统包括送风、排风组成，送排风系统由混流风机、减振器、风管、风管支承架、消声器、防火阀、静压箱、风口、防雨百叶风口等组成。通风系统配备的进、排风机均必须采用低噪音风机。
每个试验室均配置1台送风混流风机、1台排风混流风机，形成一个独立的通风系统。试验室内换气次数通常按照满足最小换气次数和带走散发到室内的热量来确定风量。按常规的设计标准，通风换气次数为10～15次/h，但实际中这个频次远远不能满足散热量的要求，通常根据下列关系进行设计计算：
G＝0.825q/（T2-T1）
N=3600G/V
式中，G：体积流量（m3/s）
N：换气次数（次/ h）
q：热流量（W）
T2：当地夏季最高温度（K）
T1：发动机试验的国家和有关标准确定的室内温度（K）
V：台架室的空间容积（m3）。
通常试验室内换气次数在1~2次/分钟的左右，并使试验室内保持微负压。
2、排烟系统方案
每个房间发动机排放的高温废气，经不锈钢波纹管和不锈钢管，并通过旁通管混合部分室内空气，排至室内排气管立管中（室内立管前端带背压调节阀），上通至技术夹层中的风管中，经高温排烟风机,再接消声器，穿过屋面层，从排气烟囱（带防雨帽）排入大气。排放高度离顶层屋面800mm，气流温度约为50℃,废气烟管采用耐900℃以上高温的硅酸盐膨胀珍珠岩保温，烟管法兰采用化工行业的严密法兰，法兰垫采用聚四氟乙烯垫片。
发动机试验室排气量按试验发动机的排气量加引入的新风风量（混合后降低排烟管温度）计算，排烟系统设备组成：由1台离心排烟机、排烟管道、微穿孔消声器和圆伞形风帽组成。
其流程如下：
废气→排 烟 风 机→消 声 器→烟 囱 排 放
室内空气→
三、发动机试验室噪声控制
1．噪声源分析
噪声控制选用的方案和设备形式必须在治理对象的噪声特性明确的前提下进行，发动机试验室噪声组成的特性及分布频率如下：
排气噪声是发动机噪声组成中最主要的噪声源之一，属于一种宽频带噪声，频率分布在63～8000Hz，其最高声压级可达115dB左右。噪声峰值一般出现在排气周期性基频及谐波处。
进气噪声也是发动机噪声组成中主要的噪声源之一，亦是一种宽频带噪声，频率分布在125～400Hz，其最高声压级可超过100dB（A）左右。
用于冷却水箱的风扇是不可忽视的声源之一，通常声压级可达100dB（A）左右。
发动机的点火是靠压缩提高气缸空气压力和温度，使雾化了的柴油突然自燃，一旦着火燃烧就很剧烈，这样就产生了很强的燃烧噪声，这部分频率较低，分布频率约为250～2000 Hz。
发动机的机械噪声是靠零件在相对运动时，相互撞击并激发机构振动所产生的，以活塞撞击，曲轴共振和齿轮机构的振动响应为主，这部分频率较低，基频约31.5 Hz。
通过以上噪声源分析可看出，试验室在试车时所发出的噪声为一中宽频带噪声，频率分布从31.5Hz到8000Hz，其噪声值可高达115～120dB（A），这样高的噪声如不控制，那么对人体的危害将非常大，特别示低频段噪声对人体的心血管将带来严重的伤害。
2、噪声控制方案
弄清了噪声特性及分布频率，就可以进行针对性的治理。
试验室室内的发动机工作时，噪声会经墙，顶多次反射产生混响增强了试验室内的噪声，亦即增加了对试验室及周围环境的影响。当试验室墙壁及吊顶上增加了吸声材料则减小了反射能量和混响即降低了车间噪声。
试验室总声压级为
………………………….………..(1)
Lw-噪声源声功率；Q-声源指向性因素由声源及位置决定 r-到声波的距离
R= ……….………………………………………… (2)
反映试验室尺寸及吸声特性的房间常数.
S-试验室内表面积,㎡； -表面积平均吸声系数
当试验室在用吸声材料为其发生变化，R变化，吸声前后理论降噪为……………………………………………(3)
如原台位墙面平均吸声面积系数=0.05,采用吸声材料后=0.3,则理论降噪量△Lp=7.8dB (A),但由于窗孔及设备的存在一般吸声效果约4~8dB(A),低频投效果较差,对直达噪声无影响。
多孔型吸声材料必须具有表面多孔内部空隙率高，孔孔相连的基本条件，而纤维表面及内壁面积和空隙大小决定了吸声性能的好坏。所以离心棉毡比较其他材料有较好的吸收性能。环保方面无毒无害，比超细玻璃棉更细，不易松开，沉降和施工便利，因而较多地用于吸声工程中。当棉密度小时低中频性能较差,当密度增加时低频吸声性能明显改善。因而在试验室内宜采用密度较高的离心棉。
一般说来，随着吸声材料密度的增加吸声频率特性向低频方向移动即厚度增加可提高低频吸声效果。
为增加强度改善吸声性能和美观性须对吸声材料外再加一金属护面层。当孔径较小时声波击入具有一定厚度的孔处，孔颈处气体振动受摩擦和阻尼形响声能转为热能。空腔后的体积决定了共振频率。开孔率>20%时可在声学上视作“透明”因此易用作宽带吸声时常取穿孔率>20%当在穿孔板后加贴无纺布等纤维增加了孔颈处的阻尼提高了吸声量同时可防止水珠油气进入吸声材料的内部，保证吸声系数的稳定。如在棉层表面再加层塑料棉布。虽对高频吸声略有影响但可更有效的防水，油及防材料外泄。
当在吸声材料与墙面加上空气层形成一定的共振吸声结构可明显提高对低频声的吸收。
考虑到吸声系数，频率的特性，防潮，工业卫生，性能稳定，阻燃和施工方便等多方面的因素建议采用防潮，防火防霉、环保型、无毒、无害离心棉毡重32kg/m3后空气层75mm面板为铝合金穿孔板厚1mm。孔徑φ1.5~2。穿孔率P>20%外表喷塑。
当墙面穿孔板采用微孔结构后，因孔细，密。因而声阻变大，声质量要小，在不填吸声材料即可有良好的吸声性能，当采用后腔填充吸声材料后可控宽频带提高吸声系数。而且微孔板不易进油气，水气，表面易清洗。
结束语：
通过对发动机试验室通排风系统及噪声控制进行优化设计，可改善发动机试验室作业环境，降低发动机尾气和噪声带来的危害。
参考文献：
[1] 许居鹓《机械制造工厂采暖通风设计手册》同济大学 2007年
[2] 陆耀庆《用供热空调设计手册》中国建筑工业出舷社，1993
[3]吕玉恒等《噪声与振动控制设备选用手册》机械工业出版社1998
[4]罗一平等《摩托车发动机性能实验室通风系统设计及噪声控制》内燃机工程 2000
关键词 发动机 试验室 通排风 噪声控制
中图分类号：S219文献标识码： A
一、概况
发动机试验室主要用来检测发动机各项性能试验室。发动机工作时会散发出大量热量及废气，为保证发动机试验室散发出来的热量和废气排出室外，保证试验室内的空气温度和废气浓度在规定范围内，需要采用强制通风。即将室外空气送入试验室内，同时将室内高温空气排出到室外。对从发动机排烟口排出的废气，通过排烟管道直接排至室外。
通风排烟系统主要任务：1、提供满足发动机燃烧所需的新鲜空气量；2、消除试验室内发动机和测功机散发的余热3、冲淡漏入室内有害的挥发性气体浓 度；4、发动机排气管高温烟气排放；5、防止发动机试验室内与室外温差过大，保证试验室内温度≤45℃。
试验室内发动机在运行时产生的噪声对环境造成污染，必须加以控制。发动机噪声主要由空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声组成，其中空气动力性噪声包括排气噪声，进气噪声和冷却系统风扇噪声。
二、通风排烟系统的方案
1、通风系统方案
通排风气流组织方案采用上进风，下侧排风方式。
每个试验室通排风系统包括送风、排风组成，送排风系统由混流风机、减振器、风管、风管支承架、消声器、防火阀、静压箱、风口、防雨百叶风口等组成。通风系统配备的进、排风机均必须采用低噪音风机。
每个试验室均配置1台送风混流风机、1台排风混流风机，形成一个独立的通风系统。试验室内换气次数通常按照满足最小换气次数和带走散发到室内的热量来确定风量。按常规的设计标准，通风换气次数为10～15次/h，但实际中这个频次远远不能满足散热量的要求，通常根据下列关系进行设计计算：
G＝0.825q/（T2-T1）
N=3600G/V
式中，G：体积流量（m3/s）
N：换气次数（次/ h）
q：热流量（W）
T2：当地夏季最高温度（K）
T1：发动机试验的国家和有关标准确定的室内温度（K）
V：台架室的空间容积（m3）。
通常试验室内换气次数在1~2次/分钟的左右，并使试验室内保持微负压。
2、排烟系统方案
每个房间发动机排放的高温废气，经不锈钢波纹管和不锈钢管，并通过旁通管混合部分室内空气，排至室内排气管立管中（室内立管前端带背压调节阀），上通至技术夹层中的风管中，经高温排烟风机,再接消声器，穿过屋面层，从排气烟囱（带防雨帽）排入大气。排放高度离顶层屋面800mm，气流温度约为50℃,废气烟管采用耐900℃以上高温的硅酸盐膨胀珍珠岩保温，烟管法兰采用化工行业的严密法兰，法兰垫采用聚四氟乙烯垫片。
发动机试验室排气量按试验发动机的排气量加引入的新风风量（混合后降低排烟管温度）计算，排烟系统设备组成：由1台离心排烟机、排烟管道、微穿孔消声器和圆伞形风帽组成。
其流程如下：
废气→排 烟 风 机→消 声 器→烟 囱 排 放
室内空气→
三、发动机试验室噪声控制
1．噪声源分析
噪声控制选用的方案和设备形式必须在治理对象的噪声特性明确的前提下进行，发动机试验室噪声组成的特性及分布频率如下：
排气噪声是发动机噪声组成中最主要的噪声源之一，属于一种宽频带噪声，频率分布在63～8000Hz，其最高声压级可达115dB左右。噪声峰值一般出现在排气周期性基频及谐波处。
进气噪声也是发动机噪声组成中主要的噪声源之一，亦是一种宽频带噪声，频率分布在125～400Hz，其最高声压级可超过100dB（A）左右。
用于冷却水箱的风扇是不可忽视的声源之一，通常声压级可达100dB（A）左右。
发动机的点火是靠压缩提高气缸空气压力和温度，使雾化了的柴油突然自燃，一旦着火燃烧就很剧烈，这样就产生了很强的燃烧噪声，这部分频率较低，分布频率约为250～2000 Hz。
发动机的机械噪声是靠零件在相对运动时，相互撞击并激发机构振动所产生的，以活塞撞击，曲轴共振和齿轮机构的振动响应为主，这部分频率较低，基频约31.5 Hz。
通过以上噪声源分析可看出，试验室在试车时所发出的噪声为一中宽频带噪声，频率分布从31.5Hz到8000Hz，其噪声值可高达115～120dB（A），这样高的噪声如不控制，那么对人体的危害将非常大，特别示低频段噪声对人体的心血管将带来严重的伤害。
2、噪声控制方案
弄清了噪声特性及分布频率，就可以进行针对性的治理。
试验室室内的发动机工作时，噪声会经墙，顶多次反射产生混响增强了试验室内的噪声，亦即增加了对试验室及周围环境的影响。当试验室墙壁及吊顶上增加了吸声材料则减小了反射能量和混响即降低了车间噪声。
试验室总声压级为
………………………….………..(1)
Lw-噪声源声功率；Q-声源指向性因素由声源及位置决定 r-到声波的距离
R= ……….………………………………………… (2)
反映试验室尺寸及吸声特性的房间常数.
S-试验室内表面积,㎡； -表面积平均吸声系数
当试验室在用吸声材料为其发生变化，R变化，吸声前后理论降噪为……………………………………………(3)
如原台位墙面平均吸声面积系数=0.05,采用吸声材料后=0.3,则理论降噪量△Lp=7.8dB (A),但由于窗孔及设备的存在一般吸声效果约4~8dB(A),低频投效果较差,对直达噪声无影响。
多孔型吸声材料必须具有表面多孔内部空隙率高，孔孔相连的基本条件，而纤维表面及内壁面积和空隙大小决定了吸声性能的好坏。所以离心棉毡比较其他材料有较好的吸收性能。环保方面无毒无害，比超细玻璃棉更细，不易松开，沉降和施工便利，因而较多地用于吸声工程中。当棉密度小时低中频性能较差,当密度增加时低频吸声性能明显改善。因而在试验室内宜采用密度较高的离心棉。
一般说来，随着吸声材料密度的增加吸声频率特性向低频方向移动即厚度增加可提高低频吸声效果。
为增加强度改善吸声性能和美观性须对吸声材料外再加一金属护面层。当孔径较小时声波击入具有一定厚度的孔处，孔颈处气体振动受摩擦和阻尼形响声能转为热能。空腔后的体积决定了共振频率。开孔率>20%时可在声学上视作“透明”因此易用作宽带吸声时常取穿孔率>20%当在穿孔板后加贴无纺布等纤维增加了孔颈处的阻尼提高了吸声量同时可防止水珠油气进入吸声材料的内部，保证吸声系数的稳定。如在棉层表面再加层塑料棉布。虽对高频吸声略有影响但可更有效的防水，油及防材料外泄。
当在吸声材料与墙面加上空气层形成一定的共振吸声结构可明显提高对低频声的吸收。
考虑到吸声系数，频率的特性，防潮，工业卫生，性能稳定，阻燃和施工方便等多方面的因素建议采用防潮，防火防霉、环保型、无毒、无害离心棉毡重32kg/m3后空气层75mm面板为铝合金穿孔板厚1mm。孔徑φ1.5~2。穿孔率P>20%外表喷塑。
当墙面穿孔板采用微孔结构后，因孔细，密。因而声阻变大，声质量要小，在不填吸声材料即可有良好的吸声性能，当采用后腔填充吸声材料后可控宽频带提高吸声系数。而且微孔板不易进油气，水气，表面易清洗。
结束语：
通过对发动机试验室通排风系统及噪声控制进行优化设计，可改善发动机试验室作业环境，降低发动机尾气和噪声带来的危害。
参考文献：
[1] 许居鹓《机械制造工厂采暖通风设计手册》同济大学 2007年
[2] 陆耀庆《用供热空调设计手册》中国建筑工业出舷社，1993
[3]吕玉恒等《噪声与振动控制设备选用手册》机械工业出版社1998
[4]罗一平等《摩托车发动机性能实验室通风系统设计及噪声控制》内燃机工程 2000