注冊環(huán)保工程師專業(yè)知識四之消聲降噪工程(3)
二、擴張室消聲器
擴張室消聲器是抗性消聲器的主要形式之一。抗性消聲器和阻性消聲器不同,它不使用吸聲材料,而是利用各種不同形狀的管道、腔和室進行適當?shù)慕M合,提供管道系統(tǒng)的阻抗失配,使聲波產(chǎn)生反射或干涉現(xiàn)象,從而降低由消聲器向外輻射的聲能。抗性消聲器的性能和管道結構形狀有關,一般選擇性較強,適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的控制。
1、消聲原理及分類
擴張室消聲抗性消聲器最常用的結構形式,也稱膨脹式消聲器。其主要消聲原理是:利用管道的截面突變引起聲阻抗變化,使得一部分沿管道傳播的聲波反射回聲源;同時,通過腔、室和內接管長度的變化,使得向前傳播的聲波與在不同管截面上的反射波之間產(chǎn)生 的相位差,相互干涉,從而達到消聲的目的。
按其通道的結構形式,擴張室消聲器可分為單腔式、孔形式、錐形式、帶外連接管的雙節(jié)式、帶內連接管的雙節(jié)式五種基本形式。
2、擴張室消聲器消聲量的計算
(1)單腔擴張室消聲器
如果只考慮擴張室本身的特性,單腔擴張室消聲器的傳遞損失可以采用下式計算:
式中: ―擴張室長度,m; ―擴張比, ; ―擴張室截面積,m2 ; ―進氣管截面積,m2 ; ―出氣管截面積,m2 ; ―波數(shù), 。
多數(shù)情況下,擴張室消聲器的進、出氣口管徑是一樣的, 。消聲量表達式為:
圖5-2-48給出的是不同 值的單節(jié)擴張室消聲器傳遞損失曲線。傳遞損失是一個周期性函數(shù)。當 時,消聲量為最大值,此時,上式可寫成: 由 和 可以計算出消聲器的最大消聲頻率和通過頻率(無衰減)
為了消除某一特定頻率的噪聲可適當選擇擴張室的長度,以使消聲器在該頻率上有最大消聲量。
(2)外連接管雙腔擴張室消聲器
為了改進擴張室消聲器的性能,經(jīng)常把兩節(jié)擴張室消聲器用一定長度的連接管聯(lián)結起來。帶外連接管的雙腔擴張室消聲器的傳遞損失為; (3)內連接管雙腔擴張室消聲器
內連接管雙腔擴張室消聲器的傳遞損失為: (4)孔形擴張室消聲器
孔形擴張室消聲器的傳遞損失可按下式計算: (5)錐形式擴張室消聲器
在有些情況,不允許使用管道橫截面突然收縮和膨脹的消聲器,可以使用錐形過渡管室,它的原理和一般擴張室消聲器相同。傳遞損失按圖5-2-52計算。
3、擴張室消聲器的設計
(1)消聲器基本結構的選擇
單腔擴張室在實際應用中比較少,為了在較寬的頻率范圍內有較好的消聲效果,通常把多節(jié)不同的擴張室消聲器用不同長度的插入管串聯(lián)起來。多節(jié)組合的擴張室消聲器的傳遞損失,可以先分別計算各單腔擴張室消聲器的傳遞損失,再進行算術疊加。當然,由于各個擴張室之間存在耦合現(xiàn)象,總的消聲量并不等于算術疊加值,但作為定性還可以采用。
通過多節(jié)擴張室的串聯(lián)組合,可以改善整個消聲頻率特性,同時還可以提高總的消聲量。
由于消聲器通道截面的突然擴張和收縮,將會增大擴張室消聲器的阻力損失,為了改善其空氣動力性能,常借助穿孔管將擴張室的插入管連接起來。
在實際應用設計中,有時為了減少體積,把多個擴張室消聲器單元,通過串聯(lián)和并聯(lián)等方式,合理的組合,滿足聲學指標和空氣動力性能指標。
(2)上、下限截止頻率的控制
擴張室消聲器的消聲量隨著擴張比的增大而增加,為獲得較大的消聲量就要增大擴張比??梢酝ㄟ^兩個途徑達到目的:一是增加擴張室的截面積,二是縮小進、排氣管的口徑。而后者將受到流速、壓力損失等因素的限制,對于前者也不能無限度地增大。基于平面波理論,當擴張室的橫截面積過大時,波長很短的高頻聲波以窄聲束形式從消聲器通道中部通過,類似阻性消聲器的高頻失效頻率那樣,將導致消聲量急劇下降。擴張室消聲器的上限截止頻率可用下式計算: 式中: ――聲速,m/s;D――擴張室直徑(對于面積為S的矩形截面 ),m。
擴張室的截面積越大,消聲上限截止頻率越低,即消聲器的有效消聲頻率范圍越窄。因此,擴張比不能盲目地選擇太大,要兼顧消聲量和消聲頻率兩個方面。
為了解決上限截止頻率的影響,可以用一組并聯(lián)的小通道代替一個大通道,在每個小通道上設計安裝消聲器,這樣即可在有足夠擴張比的條件下,使擴張室截面不致過大,從而在較寬的頻率范圍內有較大的消聲量。此外,也可以錯開擴張室進、出口管的軸線。
在低頻范圍,外來聲波的頻率與擴張室和連接管構成的聲-振系統(tǒng)的共振頻率相近時,會使聲音放大。擴張室消聲器還存在一個下限截止頻率。 式中: ―連接管的截面積,m2; ―擴張室容積,m3 ; ―連接管的長度,m; ―聲速, m/s。
(3)擴張室消聲器的設計程序
?、俑鶕?jù)聲源的頻譜特性,合理地選擇最大消聲頻率,并以此來確定各個擴張室及其插入管的長度。
?、诟鶕?jù)所需的消聲量,確定消聲器的擴張比m,給出擴張室截面的幾何參數(shù)。
③對所設計的消聲器結構,進行上、下限截止頻率的驗算,判定其是否在所需消聲頻率范圍之外,如果是在所需范圍之內,則應重新修改設計方案。
環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師輔導方案
歡迎通過以下途徑反饋您的成績信息,或對網(wǎng)校提出寶貴的意見、建議:
1.網(wǎng)上留言,直接點擊此處進入留言;
2.論壇留言,直接點擊此處登錄論壇。
環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師考試網(wǎng)絡輔導課程現(xiàn)已開始招生,該課程由數(shù)名權威輔導老師組成的老師團隊主講,自開設環(huán)保工程師考試輔導課程以來,每年考試通過率均超過80%,已成為環(huán)球網(wǎng)校的精品課程,在廣大學員中擁有極高的知名度,歷年來網(wǎng)校輔導通過率均達到行業(yè)領先水平,現(xiàn)在報名可免費獲贈07、08年全套輔導課程
最新資訊
- 2023年環(huán)保工程師基礎考試教材將于4月中旬發(fā)布2023-03-29
- 注冊環(huán)保工程師考試資料匯總2022-08-24
- 2022年環(huán)保工程師專業(yè)考試教材2022-04-08
- 2020年環(huán)保工程師《專業(yè)知識》輔導資料:表示材料吸聲特性的其他量2020-06-02
- 2020年注冊環(huán)保工程師基礎考試資料:隔聲降噪2020-05-19
- 2020年環(huán)保工程師專業(yè)知識重點考點:離子交換2020-04-24
- 2020年環(huán)保工程師考試專業(yè)知識考點:大氣污染物2020-04-20
- 2020年環(huán)保工程師專業(yè)知識考點:主要消毒方法和機理2020-04-17
- 2020環(huán)保工程師專業(yè)知識考點:粉塵顆粒的粒徑2020-04-17
- 2020年環(huán)保工程師專業(yè)知識重點考點:聲波的傳播和衰減2020-04-17