注冊環(huán)保工程師專業(yè)知識四之消聲降噪工程(5)

　　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)行計算。在低頻范圍使用時，當(dāng)聲波的波長大于空腔尺寸時，可用共振式消聲器的消聲量公式計算。

　　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，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：

　　(1)空氣動力性能好，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，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，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)高壓氣流通過具有一定通流面積的節(jié)流板時，壓力可以得到降低。通過多級節(jié)流孔板的串聯(lián)，就可以將原來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原理來達(dá)到消聲目的的。節(jié)流降壓消聲器各級壓力降的關(guān)系： 式中： ―第 級節(jié)流板后的壓力，Pa; ―節(jié)流板前的壓力，Pa; ―節(jié)流板級數(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是通過很多小的噴口取代一個大的噴口，使噪聲的主要頻率移向高頻，從而降低可聽閾的噪聲能量。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。

　　從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，小孔的孔徑不易先得過小，過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)計小孔噴注消聲器時，應(yīng)注意保證小孔之間有足夠大的距離，各個小孔的噴注才能被看作是相互獨立的。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)的實際消聲氣量要低于計算值。

　　3、多孔擴(kuò)散消聲器

　　多孔擴(kuò)散消聲器是根據(jù)氣流通過多孔裝置擴(kuò)散后，速度及駐點壓力都會降低的原理設(shè)計制作的一種消聲器。

　　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; 是駐點壓力; 是大氣壓。

　　小的孔隙對氣流通過有一定的阻力，因此使用中一定要注意其壓降。

　　設(shè)計多孔擴(kuò)散消聲器應(yīng)注意兩個方面，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)計的程序主要有下面幾個步驟：

　　(1)由給定的排氣管口的駐點壓力(或儲氣罐壓力)，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中查出滿足這個截面比的材料型號，用排氣管的截面積乘上這個擴(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。最簡單的干涉型消聲器是把聲波分成兩路，兩個通道的有效長度應(yīng)滿足下式： 式中： ―旁通路的長度，m; ―主通路的長度，m; ―波長，m;n=1、2、3…

　　聲波通過不同長度的傳播途徑，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單頻或頻率范圍較窄的低頻噪聲有較好的消聲效果，對于寬頻帶的噪聲則沒有什么效果。

　　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：傳聲器通過聲―電轉(zhuǎn)換將接收到的聲壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓，通過放大器把電壓信號放大到反相器所要求的輸入電壓，經(jīng)過反相器后，這個電壓信號被相移 ，然后送到功率放大器，經(jīng)過功率放大后推動揚(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。

　　由于聲場中各點聲壓的幅值、位相差別很大，同時受到電聲系統(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。

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