環(huán)保工程師輔導(dǎo)之消聲降噪工程(二)

　　3、上限失效頻率及其控制

　　阻性消聲器的氣流通道截面不宜過大，對于一定截面積的氣流通道，當(dāng)入射聲波頻率高至一定限度時，相應(yīng)的聲波波長與氣流通道寬度(或直徑)相比較短，聲波將以窄束形式沿通道傳播，不與或很少與吸聲飾面作用，導(dǎo)致了消聲器的消聲量明顯降低。圖5-2-44是氣流通道間距為400mm時，不同長度的消聲器的消聲頻率特性。從圖上可以看出，在2000Hz以上的高頻區(qū)域，盡管其他參數(shù)沒變，材料的吸聲系數(shù)還增加，但消聲量已有明顯下降。我們把產(chǎn)生這一現(xiàn)象所對應(yīng)的頻率定義為上限失效頻率，也稱之為高頻失效頻率，用 表示，可以按下式進(jìn)行計(jì)算：

　　式中：c――聲速，m/s;D――氣流通道平均尺寸，m。

　　從上式可以看出，在聲速一定條件下，消聲器的通道平均尺寸(通道寬度或直徑)，決定了它的上限失效頻率，在大于 上的頻率范圍內(nèi)，消聲器的消聲量有明顯下降。

　　在頻率高于上限失效頻率時，頻率越高，消聲量下降越高，高于上限失效頻率的消聲量降低值可以用下式進(jìn)行估算： 式中： ――高于上限失效頻率的某倍頻帶的消聲量，dB; ――高于上限失效頻率的倍頻帶數(shù); ――上限失效頻率處的消聲量，dB。

　　在進(jìn)行消聲器的設(shè)計(jì)時，對于小流量的細(xì)管道，可采用直管式消聲器。但當(dāng)流量較大時，通道面積也較大，相應(yīng)的上限失效頻率較低，導(dǎo)致了調(diào)頻區(qū)域消聲效果很差，其結(jié)果是消聲器總的消聲量也不會很高。在這種情況下，要想增加直管式消聲器的消聲量，只能設(shè)法增加吸聲飾面的表面積，也就是增大通道截面的周長或者增加消聲器的長度。當(dāng)然，從公式中也可以看出，減少通道的截面積也可以增加消聲量，但卻會由于流速的增加而引起加大阻力的損失。若要在比較寬的頻帶范圍內(nèi)獲得足夠大的消聲量，可以采用片式或蜂窩式消聲器結(jié)構(gòu)，把大的消聲器通道分成若干小的通道，每個通道的截面積小了，提高了上限失效頻率，同時增加了吸聲面的表面積而增大了消聲量。

　　片式消聲器的消聲量和通道的寬度有關(guān)，保證通流面積不變情況下，通道寬度越小，消聲量越大。

　　在通道寬度確定之后，片式消聲器的氣流通道高度和通道數(shù)目直接影響消聲器空氣動力指標(biāo)的好壞。一般通道寬度可取100~250mm，吸聲層厚度可取50~100mm。

　　直角彎道消聲器就是利用在彎頭通道的內(nèi)壁襯貼吸聲材料，來達(dá)到提高中、高頻消聲目的。

　　4、阻性消聲器的設(shè)計(jì)

　　(1)確定消聲量

　　根據(jù)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及聲源確定消聲器所需的消聲量。在大多數(shù)情況下，消聲量是以A計(jì)權(quán)聲級計(jì)算。參照相應(yīng)的NR曲線，確定各倍頻帶或1/3倍頻帶需要的消聲量。

　　(2)選定消聲器的結(jié)構(gòu)形式

　　根據(jù)消聲器的流量和允許的流速大小(一般情況下，流速控制決定于阻力要求和消聲器消聲量要求)，確定所需要的通流面積，然后根據(jù)通流面積的大小來選定消聲器的結(jié)構(gòu)形式。按照一般的常規(guī)設(shè)計(jì)，通道的當(dāng)量直徑小于300mm時，可選用單通道直管式;當(dāng)通道當(dāng)量直徑大于300mm而小于500mm時，應(yīng)在通道中加設(shè)吸聲層或吸聲芯，消聲器的有效通流面積要扣除吸聲層或吸聲芯所占面積，以避免由于流速增加而引起的不良影響;當(dāng)直徑大于500mm時，當(dāng)考慮采用片式、蜂窩式等其他形式的消聲器。

　　(3)選用吸聲材料

　　吸聲材料聲學(xué)性能的好壞是決定消聲器聲學(xué)性能的重要因素。除首先考慮其聲學(xué)性能外，還需考慮消聲器的實(shí)際使用條件。在高溫、潮濕、有腐蝕氣體等特殊環(huán)境中使用的消聲器，應(yīng)考慮吸聲材料的耐熱、防潮、抗腐蝕性能。

　　(4)決定消聲器長度

　　在通道截面確定后，增加消聲器的長度可以提高消聲量。消聲器的長度主要根據(jù)聲源強(qiáng)度和具體的降噪要求決定，還應(yīng)注意現(xiàn)場有限空間所允許的安裝尺寸。

　　(5)選擇吸聲材料的護(hù)面結(jié)構(gòu)

　　由于消聲器中一般要通過具有一定流速的氣流，所以必須采用護(hù)面結(jié)構(gòu)固定和保護(hù)吸聲材料。

　　環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師輔導(dǎo)方案

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