2020年環(huán)境影響評價師答疑:高壓放空排氣噪聲及控制?
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問題：
高壓放空排氣噪聲及控制?
答疑：
高壓放空排氣噪聲是排氣噴流噪聲的一種。排氣噴流噪聲的特點是聲級高頻帶寬，傳播遠。排氣噴流噪聲是由高速氣流沖擊和剪切周圍靜止的空氣，引起劇烈的氣體擾動而產(chǎn)生的。
在噴口附近(在噴口直徑D的4-5倍范圍內(nèi))，氣流繼續(xù)保持噴口處的流速成前進。這個區(qū)域叫直流區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi)，存在著一個射流核心，在核心周圍，射流與卷吸進來的氣體激烈混合，輻射的噪聲是高頻性的。
在噴口稍遠的地方(約5D-15D)為混合區(qū)，在這個區(qū)域里，氣流與周圍大氣之間進行激烈地混合，引起急劇的氣體擾動，射流寬度逐漸擴展，產(chǎn)生的噪聲最強。
在離噴口更遠的地方(15D以外)，稱為渦流區(qū)，在這個區(qū)域里，氣流寬度很大，速度逐漸降低以至消失，形成渦流的強度反復(fù)地減小，產(chǎn)生的噪聲是低頻性的。
Lighthill首先分析了噴注氣流均勻，中間無障礙物即噴注中只有四極子聲源的情況，得到湍流噪聲功率與流速成八次方的定律。
對于阻塞噴注，試驗證明，氣室壓力超過臨界條件繼續(xù)增加時，雖然噴注速度保持局部聲速成不變，但噪聲仍要增大。馬大猷教授等得到噴注湍流噪聲的聲功率W與注點壓力P1的經(jīng)驗公式為
W=KP(P1-P2)4D/(P-0.5PO)PO2(1)
在噴注90方向上，離噴口1M處的聲壓級L為：
LP=80+20lg(P1-PO)/(P1-0.5PO)PO+20lgDdBA(2)
式中：
P1---注點壓力
D----噴口直徑
PO----環(huán)境大氣壓
這公式說明書了在阻塞情況下，雖然噴注速度不再增加，但隨著壓力的增加，噪聲功率也隨之增加。
高壓放空噪聲的控制方法是在排氣管上安裝消聲器。按消聲原理設(shè)計結(jié)構(gòu)分，排氣放空消聲器可分為四大類。
1.擴容降速型消聲器
這種消聲器的原理是利用較大的體積容腔，擴容降壓，降低排口流速。由于在亞聲速情況下，噴流噪聲的強度與流速成的八次方成正比，所以在流量保持恒定的情況下，逐漸擴大容腔和增大排口截面可以降低噴流速度，從而降低噪聲。
2.節(jié)流降壓型消聲器
在阻塞情況下，由于排氣噪聲的強度隨著壓力的增加而加大，節(jié)流降壓型消聲器就是利用節(jié)流降壓原理，把一個大壓降，分散到若十個局部結(jié)構(gòu)承擔(dān)，變成許多小的壓降，從而降低噪聲。
3.小孔噴注型消聲器
噴流噪聲的峰值頻率與排口直徑成反比，因此，如果使排口輻射的噪聲能量從低頻移動高頻，于是低頻噪聲被降低，高頻噪聲增高。如果孔徑小到一定值(如達毫米級)，噴流噪聲的能量將移到人耳不敏感的高頻范圍。
4.多孔材料擴散消聲器
利用燒結(jié)金屬，燒結(jié)塑料，多孔陶瓷等控制排氣噴流噪聲，這些材料有大量的微小孔隙(達絲米級)，可以透氣和滲水。用這類材料制成的消聲器稱之為多孔材料擴散消聲器，利用多孔材料的透氣性，使排氣流被濾成無數(shù)個小的氣流，氣流的壓力被大大降低，流速成也被擴散減少。從而，輻射的噪聲強度也就大大減弱。
我國自七十年代末以來，在排氣放空噪聲的機理和控制技術(shù)方面，進行了大量首創(chuàng)性的研究和實際應(yīng)用工作，提出了阻塞情況下，降低排氣噪聲的理論，并把這些理論付之實際，得到很好的效果，根據(jù)四種消聲原理設(shè)計的復(fù)合式消聲器，如節(jié)流降壓與小孔噴注復(fù)合消聲器，節(jié)流與擴容式復(fù)合消聲器等，對我國排氣噴流噪聲的控制起到了積極的推動作用。這方面的有些成果已超過了目前國際水平。
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