環(huán)保工程師輔導(dǎo)之消聲降噪工程(五)

　　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(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(hào)放大到反相器所要求的輸入電壓，經(jīng)過反相器后，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。

　　環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師輔導(dǎo)方案

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