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阻性消声器基础知识与选用

发表时间: 2023-12-20 作者: 产品中心

  消声器的消声量是评价其声学性能好坏的重要指标,但测量方法不同,所得消声量也不同。

  消声原理:利用吸收声音的材料消声。把吸收声音的材料固定在气流通道内壁或按一定的方式在管道中排列起来,因磨擦阻力和黏滞力将声能转化为热能而散发掉,进而达到消声的目的。与电学类比,吸收声音的材料就等于电阻,故称阻性消声器。

  通常取消声片厚度为50-350mm,片间距离(通道宽度)取100-250mm。

  原理:将直通道改为曲折通道,给定直线长度情形下,可增加声波在管道内的反射次数,即增加声波与吸收声音的材料的接触机会,改善消声性能。提高消声量。

  特点:可使气流通过流畅,阻力减小,达到高消声、低阻损的要求,阻力系数介于片式和折板式消声器之间,适用于大断面流通管道。

  原理:小型管道的周长与截面积之比值L/S比直管式和片式大,所以消声量较高。

  结构:在弯管壁面衬贴吸收声音的材料,其形式有圆管弯头、矩形性弯头、圆弧形弯头和直角形弯头。

  弯头的插入损失大致与弯折角度成正比,如30°弯头的插入损失仅为90°弯头的1/3。

  控制气流噪声的主要措施,一是按声源特性和消声器的消声量确定合适的气流速度;二是选择正真适合的消声器结构,改善气流状态,减少湍流发生。

  一般情况下,对于空调用消声器流速不应超过5m/s;对风机和空压机不应超过20-30m/s;对内燃机和凿岩机不应超过30-50m/s,对于大流量的排气放空消声器,流速可选在50-80m/s左右。

  例1:选用同一种吸收声音的材料(平均吸声系数为0.46)衬贴的消声管道,管道有效长度为2m,管道有效截面积1500cm2。当截面形状分别为圆形、正方形和1:5矩形时,试问哪种截面形状的声音衰减量最大?哪种最小?

  气流对消声器声学性能的影响,主要体现为:一是气流会引起声传播和衰减规律的变化;二是气流在消声器内产生“气流再生噪声”;三是气流通过消声器时总压会有某些特定的程度的降低,称为气流的阻力损失。

  声波在阻性管道内传播,伴随气流,而气流方向与声波方向一致,则使声波衰减系数变小,反之,声波衰减系数变大。影响衰减系数的最重要的因素使马赫数M=v/c,即气流流速与声速的比值。顺流和逆流相比,逆流对消声有利。但是实际中气流流速都不会太高,即使气流流速为30~40米/秒时M=0.1,对整个消声器的消声性能影响并不大,因此,一般可忽略不计。

  另外,从气流速度引起声波传播折射的现象来看,消声器在排气管道和进气管道也表现不同。气流与声波方向一致时,能有效的吸声,相反时,对消声作用不利。但实际当中气流不是很大,所以,无论从哪一个角度来看,气流对声传播规律的影响都不是很明显的。

  分析气流再生噪声主要有两点:一是气流经过消声器时,因结构较为复杂造成局部阻力和摩擦阻力而产生一系列湍流,相应地辐射一些噪声;二是气流激励消声器构件振动而辐射噪声。

  气流的总压损失与气流的流速平方成正比,并与通道的平直性,以及壁面的粗糙度等因素相关。包括摩擦压力损失、管道突扩处的局部阻力损失、管道突窄部的局部阻力损失、弯头的局部阻力损失。

  消声原理:扩张室消声器又称膨胀室消声器,它是由管和室组成的。它是利用管道截面的扩张、收缩引起声反射和干涉消声的。

  消声原理:小孔和空腔组成一个弹性振动系统,管壁的孔颈中空气柱类似活塞,它具有一定的质量。当声波传至颈口时,在声压作用下,空气柱做往复运动,便与孔壁产生摩擦;使声能转变成热能而消耗掉。当外来的声波频率与消声器弹性系统的固有频率相同时,便发生共振。在共振频率及其附近,空气振动速度达到最大值。同时,消耗的声能量多,消声量最大。

  阻抗复合式消声器根据其构成形式的不同,可分为阻性-扩张室复合式消声器;阻性-共振腔复合式消声器等。

  某厂冲天炉使用的D36型罗茨80/1500鼓风机,消声器设计成阻-扩张室串联组成的复合式,如图所示。

  1.根据噪声源所需的噪声量、空气动力性能要求及空气动力设备管道中的防潮、耐蚀、防火、耐高温等要求,选择消声器的类型。

  2.根据声源空气动力性能的要求,考虑消声器的空气动力性能,使消声器的阻力损失控制在机械设备正常的工作范围内;

  3.设计消声器时,考虑到气流再生噪声的影响,使气流再生噪声小于环境允许的噪声级;

  例2:某型号风机,风量为40m3/min,进气管口直径为200mm。在距进气口3m处测得的噪声频谱如表所列。要求消声后在距进气口3m处达到NR90,试对进气口作阻性消声器设计。

  解: 根据在进气口测得的噪声频谱(第1行)和NR90的降噪要求(第2行),可确定所需要的消声量(第3行)

  根据分机的风量和管径,可选用直管阻性消声器。消声器气流通道的截面周长与截面积之比(第4行)

  根据使用环境和噪声频谱,吸收声音的材料选用密度为25kg/m3的超细玻璃丝棉,厚度取150mm。根据气流速度,吸声层护面采用一层玻璃布加一层穿孔板,板厚2mm,孔径6mm,孔间距11mm,这种吸声结构的吸声系数(第5行),查表得消声系数(第6行)

  关于18K116-4《XZW50型消声弯头选用与制作(选用分册)》要求:

  其他相关联的内容,请见图集18K116-4《XZW50型消声弯头选用与制作(选用分册)》。

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