09年環(huán)保工程師輔導(dǎo)資料:消聲降噪工程(5)

字號(hào):

五、微穿孔板消聲器
    微穿孔板消聲器是利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。在厚度小于1mm的板材(金屬板或其他板材)上,開(kāi)適量孔徑為1mm左右的微孔,穿孔率一般為1%~3%,在穿孔板后留有一定的空腔,即成為微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。
    微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是一種高聲阻、低聲質(zhì)量的吸聲元件。
    微穿孔板消聲器的結(jié)構(gòu)形式類似于阻性消聲器,按氣流通道的形狀,可分為直管式、片式、折板式、聲流式等。
    微穿孔板消聲器的設(shè)計(jì)方法與阻性消聲器基本相同,不同之處在于用穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)代替了阻性吸聲材料。其消聲量也可參照彼洛夫公式進(jìn)行計(jì)算。在低頻范圍使用時(shí),當(dāng)聲波的波長(zhǎng)大于空腔尺寸時(shí),可用共振式消聲器的消聲量公式計(jì)算。
    為了保證在寬頻帶有較高的吸聲,一般均采用雙層吸聲結(jié)構(gòu)。在多層時(shí),空腔厚度可以按不同的吸聲頻帶確定。前后兩層空腔的厚度可以相同,也可以不同,接觸氣流的第一層穿孔板率可以適當(dāng)高于后面一層。
    為了防止聲波在空腔內(nèi)沿管長(zhǎng)方向的傳播,可以在適當(dāng)部位加若干橫向擋板。
    微穿孔板消聲器主要有以下一些優(yōu)點(diǎn):
    (1)空氣動(dòng)力性能好,適用于要求阻損小的設(shè)備。
    (2)氣流再生噪聲低,可以允許有較高的氣流速度。
    (3)不使用阻性吸聲材料,沒(méi)有纖維、粉塵的泄漏,可用于衛(wèi)生條件要求嚴(yán)苛的醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
    (4)穿孔板可用普通金屬板制成,也可以用不銹鋼或鋁板制成,或者對(duì)板材進(jìn)行防腐處理,可用于高溫、潮濕、腐蝕或有短暫火焰的環(huán)境中。
    在選用微穿孔板消聲器時(shí),如果要求阻損小,可以采用直管式;如果阻損要求不太嚴(yán)格時(shí),也可考慮采用聲流式或其他形式的消聲器。
    六、高壓排氣消聲器
    高壓排氣或放空所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力性噪聲,也稱噴注噪聲,是環(huán)境噪聲中的強(qiáng)聲源之一,例如電廠的鍋爐放空排氣和安全閥、冶金和化工行業(yè)的高速高壓氣體排放等均是這類噪聲源。消聲器的消聲機(jī)理是降低氣流速度,降低排放壓力,改變噴注的結(jié)構(gòu)。消聲器主要采用小孔噴注、多孔擴(kuò)散、節(jié)流降壓等形式。
    1、節(jié)流降壓消聲器
    根據(jù)氣流降壓原理,當(dāng)高壓氣流通過(guò)具有一定通流面積的節(jié)流板時(shí),壓力可以得到降低。通過(guò)多級(jí)節(jié)流孔板的串聯(lián),就可以將原來(lái)高壓氣體直接排空的一次大的突變壓降分散為若干小的漸變壓降,這兩種不同降壓下的排放,其各自的干擾聲功率將有很大差異。節(jié)流消聲器就是利用這個(gè)原理來(lái)達(dá)到消聲目的的。節(jié)流降壓消聲器各級(jí)壓力降的關(guān)系: 式中: —第 級(jí)節(jié)流板后的壓力,Pa; —節(jié)流板前的壓力,Pa; —節(jié)流板級(jí)數(shù); —壓強(qiáng)比,即某節(jié)流板后壓力與板前壓力之比。
    2、小孔噴注消聲器
    小孔噴注消聲器的特點(diǎn)是通過(guò)很多小的噴口取代一個(gè)大的噴口,使噪聲的主要頻率移向高頻,從而降低可聽(tīng)閾的噪聲能量。主要用于空壓機(jī)排氣以及熱電廠中不同壓力的鍋爐蒸氣排空。
    噴注噪聲是寬頻帶噪聲,其峰值頻率為: 式中: ——噴流速度, ; ——噴口直徑, .
    在速度不變的條件下,峰值頻率與噴口直徑成反比。
    小孔噴注消聲器是一根直徑與排氣管直徑相同,末端封閉的管子,管壁上鉆眾多小孔,小孔的孔徑越小,降低噪聲的效果就越好。
    從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),小孔的孔徑不易先得過(guò)小,過(guò)小的孔徑即難以加工,又易于堵塞,影響排氣量。一般為1~3mm.
    設(shè)計(jì)小孔噴注消聲器時(shí),應(yīng)注意保證小孔之間有足夠大的距離,各個(gè)小孔的噴注才能被看作是相互獨(dú)立的。為了保證安裝消聲器后不影響原設(shè)備的排氣,一般要求小孔的總面積應(yīng)比排氣口截面積大20%~60%,因此,相應(yīng)的實(shí)際消聲氣量要低于計(jì)算值。
    3、多孔擴(kuò)散消聲器
    多孔擴(kuò)散消聲器是根據(jù)氣流通過(guò)多孔裝置擴(kuò)散后,速度及駐點(diǎn)壓力都會(huì)降低的原理設(shè)計(jì)制作的一種消聲器。
    多孔擴(kuò)散消聲器的消聲值與擴(kuò)散截面比S/A以及排氣管中的駐點(diǎn)壓力比 有關(guān)。其中是S是消聲器出流面的總截面積;A是出流的有效通路截面積; 是駐點(diǎn)壓力; 是大氣壓。
    小的孔隙對(duì)氣流通過(guò)有一定的阻力,因此使用中一定要注意其壓降。
    設(shè)計(jì)多孔擴(kuò)散消聲器應(yīng)注意兩個(gè)方面,一是要滿足所要求的降噪量;二是不能因安裝消聲器而影響氣流排放。
    設(shè)計(jì)的程序主要有下面幾個(gè)步驟:
    (1)由給定的排氣管口的駐點(diǎn)壓力(或儲(chǔ)氣罐壓力),在圖5-2-66中查出滿足給定噪聲降值的擴(kuò)截面比S/A.
    (2)在表5-2-27和表5-2-28中查出滿足這個(gè)截面比的材料型號(hào),用排氣管的截面積乘上這個(gè)擴(kuò)散截面比,即為多孔擴(kuò)散消聲器出流面的總面積。
    (3)根據(jù)所確定的截面積,并考慮消聲器的強(qiáng)度、加工、實(shí)用等方面的要求進(jìn)行消聲器的制作。
    七、干涉型消聲器和有源消聲器
    1、干涉型消聲器
    干涉型消聲器是根據(jù)聲波的干涉原理制作的。最簡(jiǎn)單的干涉型消聲器是把聲波分成兩路,兩個(gè)通道的有效長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式: 式中: —旁通路的長(zhǎng)度,m; —主通路的長(zhǎng)度,m; —波長(zhǎng),m;n=1、2、3…
    聲波通過(guò)不同長(zhǎng)度的傳播途徑,在主通道的匯合處,振幅相等,相位相反的兩個(gè)聲波,彼此相互干涉,從而降低了噪聲的輻射。這各類型的消聲器對(duì)單頻或頻率范圍較窄的低頻噪聲有較好的消聲效果,對(duì)于寬頻帶的噪聲則沒(méi)有什么效果。
    2、有源消聲器
    有源消聲器是利用電子線路和功率放大設(shè)備產(chǎn)生與原噪聲相位相反的聲音,來(lái)抵消原噪聲,從而達(dá)到降噪目的的一種裝置。
    由傳聲器、放大器、反相器、功率放大器、揚(yáng)聲器組成的系統(tǒng),是一種能夠減少傳聲器鄰區(qū)聲壓的電聲反饋系統(tǒng)。
    有源消聲器的工作原理是:傳聲器通過(guò)聲—電轉(zhuǎn)換將接收到的聲壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓,通過(guò)放大器把電壓信號(hào)放大到反相器所要求的輸入電壓,經(jīng)過(guò)反相器后,這個(gè)電壓信號(hào)被相移 ,然后送到功率放大器,經(jīng)過(guò)功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器,使其產(chǎn)生與源聲壓大小相等而相位相反的聲壓,兩聲壓彼此相互抵消,從而達(dá)到了降低噪聲的目的。
    由于聲場(chǎng)中各點(diǎn)聲壓的幅值、位相差別很大,同時(shí)受到電聲系統(tǒng)中元器件的制約,目前,有源消聲器較適用于低中頻范圍內(nèi)比較窄的頻帶。