2014年環(huán)保工程師《物理污染控制》知識點(diǎn)：消聲器空氣動(dòng)力性能的評價(jià)

　　消聲器空氣動(dòng)力性能的評價(jià)

　　經(jīng)常采用的消聲器空氣動(dòng)力性能評價(jià)量是消聲器的總壓損失 ，它定義為消聲器上游的總壓平均值和下游的總壓平均值的差值： 當(dāng)消聲器管道的進(jìn)口和出口面積相等，且溫度或空氣密度沿消聲器沒有顯著變化時(shí)，總壓損失等于靜壓差 ，當(dāng)消聲器的進(jìn)口與出口面積不相等，且溫度變化不顯著時(shí)，靜壓差與總壓損失的關(guān)系如下：

　　消聲器的壓力損失主要由摩擦力損失和局部壓力損失組成。摩擦力損失主要決定于氣流速度和消聲器管壁的粗糙度。

　　消聲器測量方法

　　(1)試驗(yàn)室測量方法

　　可以測量一定氣流速度、噪聲條件下的倍頻程或1/3倍頻程的插入損失( )、總壓損失( )和氣流再生噪聲( )，通常具有較好的試驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)性。但其缺點(diǎn)是對于某些消聲器，很難模擬現(xiàn)場的高溫、高壓、高速氣流和聲源阻抗，因而造成和實(shí)際應(yīng)用效果之間的測量誤差。

　　(2)現(xiàn)場測量方法

　　由于聲源阻抗、氣流狀態(tài)和實(shí)際一致，其測量和實(shí)際工程效果有較好一致性。但對消聲器的空氣動(dòng)力性能、氣流再生噪聲測量，該方法卻往往不能勝任。

　　(3)無氣流靜態(tài)方法

　　適合小型消聲器和消聲器模型消聲特性的研究開發(fā)，測量評價(jià)量是倍頻程或1/3倍頻程插入損失( )和A計(jì)權(quán)插入損失。

　　振動(dòng)污染防治工程原理

　　復(fù)習(xí)要求：

　　1、掌握振動(dòng)隔離的基本方法和提高隔振效率的基本原則。

　　2、了解阻尼減振的基本方法。

　　一、振動(dòng)隔離的基本原理

　　1、隔振措施分類

　　隔振定義:是指在振動(dòng)與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)與需要防振的機(jī)器設(shè)備之間安裝具有一定彈性性質(zhì)的裝置，使得振動(dòng)源與基礎(chǔ)之間或設(shè)備之間的近剛性連接成為彈性連接，以隔離或減少振動(dòng)能量的傳遞，從而達(dá)到減振降噪的目的。

　　隔振可以分為兩類：一類是積極隔振，另一類是消極隔振。

　　2、隔振原理

　　幾個(gè)基本術(shù)語：

　　(1)激振頻率：也稱擾力頻率，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力頻率，單位為赫茲( )，用符號 表示;有時(shí)用圓頻率表示，符號為 ， 。

　　(2)隔振系統(tǒng)固有頻率：隔振器的工作頻率，用 或 來表示。 。

　　(3)干擾力：也稱擾力，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力。

　　(4)傳遞力：指擾力在通過隔振系統(tǒng)后傳遞過去的力。

　　(5)頻率比：指干擾力頻率和隔振系統(tǒng)固有頻率的比值，用 表示， 。

　　(6)阻尼比：即阻尼系數(shù)之比，用 表示， 。其中 為阻尼器的阻尼系數(shù); 為隔振系統(tǒng)的臨界阻尼系數(shù)，即外力停止作用后，使系統(tǒng)不能產(chǎn)生振動(dòng)的最小阻尼系數(shù)。

　　系統(tǒng)隔振的基本原理：

　　振動(dòng)系統(tǒng)的類型按運(yùn)動(dòng)自由度劃分有單自由度振動(dòng)和多自由度振動(dòng)兩類;按照有無阻尼可劃分為有阻尼振動(dòng)和無阻尼振動(dòng)兩類;按有無外力的作用可劃分為受迫振動(dòng)和自由振動(dòng)兩類。從隔振角度出發(fā)，其隔振的基本原理有其共性。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是最簡單的振動(dòng)系統(tǒng)，但它卻包含了振動(dòng)及其控制原理及其多數(shù)實(shí)踐中的常見內(nèi)容。因此，這里以單自由度振動(dòng)系統(tǒng)為例，簡單地說明隔振設(shè)計(jì)的基本原理。

　　單自由度系統(tǒng)模型，它由質(zhì)量為 的質(zhì)量塊和彈性系數(shù)為 的彈簧組成。系統(tǒng)受到的干擾力為 ，傳遞力為 ，則此隔振系統(tǒng)的固有頻率為：

　　當(dāng)不考慮系統(tǒng)的阻尼時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為： ，其穩(wěn)態(tài)解為： 令 ，則通過隔振系統(tǒng)傳遞給地基的干擾力為： 定義主動(dòng)隔振的傳遞比T為傳遞基礎(chǔ)的力幅 與擾力力幅 之比： 由上式可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng) 時(shí)，即 時(shí)，隔振系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞比在理論上為無窮大，此時(shí)非但不能隔振反而使振動(dòng)加劇，這顯然不是設(shè)計(jì)者所期望的。

　　當(dāng)隔振系統(tǒng)存在阻尼時(shí)，通常不會(huì)出現(xiàn)這種情形。在考慮系統(tǒng)阻尼時(shí)，隔振系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為：

　　引入臨界系數(shù) 和阻尼比 ，則方程的解為：

　　式中 ，是傳遞干擾外力的相位差。有阻尼時(shí)，阻尼元件也會(huì)傳遞振動(dòng)，傳遞力為 ，通過隔振系統(tǒng)傳遞的干擾力為 。在穩(wěn)態(tài)下有：

　　傳遞干擾力的幅度為： 振動(dòng)傳遞比為： 與無阻尼時(shí)振動(dòng)傳遞比公式比較可發(fā)現(xiàn)，有阻尼時(shí)，系統(tǒng)即使出現(xiàn) 的狀態(tài)，隔振系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞比將不再為無窮大，此時(shí)的傳遞比由阻尼的大小決定。

　　3、隔振效果的評價(jià)、提高隔振效率的原則

　　振動(dòng)傳遞比T

　　振動(dòng)傳遞比T的概念為通過隔振元件的力與擾動(dòng)力的比值(主動(dòng)隔振)，或被隔振設(shè)備的位移與擾動(dòng)源位移的比(被動(dòng)隔振)。 振動(dòng)傳遞比T與隔振效果之間關(guān)系的簡要分析：

　　①若 ，表明干擾全部被傳遞，無隔振效果，在地基與設(shè)備之間未采取任何隔振措施時(shí)就是指這類情形。

　?、谌?，表明振動(dòng)被部分傳遞，有隔振效果。T值越小說明通過隔振元件傳遞的振動(dòng)越小，隔振效果越好。

　?、?，表明隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)失敗，振動(dòng)被放大。

　　(2)隔振效率 采取隔振措施后，隔振效果一般用擾力幅值與隔振后傳動(dòng)力幅值之差同擾動(dòng)力幅值之比的百分?jǐn)?shù)來衡量，也就是有百分比為多少的振動(dòng)量被隔離，稱為隔振效率。

　　振動(dòng)傳遞比T與頻率比 的關(guān)系主要表現(xiàn)為：

　　①為 遠(yuǎn)小于1，即 ，說明干擾力可以通過隔振裝置全部傳遞至基礎(chǔ)，裝置未起到隔振作用。

　?、诋?dāng) 時(shí)，此時(shí)T1，這說明隔振措施極不合理，不僅不起隔振作用，反而放大了振動(dòng)的干擾，甚至發(fā)生共振。

　　③當(dāng) 時(shí)，干擾力的頻率大于隔振系統(tǒng)固有頻率的 倍，T<1，干擾力部分通過隔振裝置，隔振系統(tǒng)起到隔振效果，一般地 越大，T越小，隔振效果越好。

　　振動(dòng)傳遞比T 與阻尼比 的關(guān)系主要表現(xiàn)為：

　?、佼?dāng) 時(shí)，即隔振系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振的區(qū)域， 值越大，T值越小，這說明在這段區(qū)域增大阻尼對控制振動(dòng)是有利的，特別是在控制系統(tǒng)共振放大方面，這種作用更為顯著。

　　②當(dāng) 時(shí)，即隔振系統(tǒng)起隔振作用的區(qū)域， 值越小，T值越小，說明在這段區(qū)間阻尼越小對控制振動(dòng)越有利，工程上 值一般選在0.02-0.2之間。

　?、郛?dāng)無阻尼時(shí)，T的最大值出現(xiàn)在頻率比為1處;當(dāng)有阻尼時(shí)，最大的T值出現(xiàn)在 小于1的區(qū)域。