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          消聲器工作原理一

          消聲器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件,是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器是安裝在空氣動力設備(如鼓風機、空壓機)的氣流通道上或進、排氣系統中的降低噪聲的裝置。消聲器能夠阻擋聲波的傳播,允許氣流通過,是控制噪聲的有效工具。

          消聲器工作原理二

          種類概述  消聲器的種類很多,但究其消聲機理,又可以把它們分為六種主要的類型,即

          阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、微穿孔板消聲器、小孔消聲器和有源消聲器。

          微穿孔消聲器

            世界上已具有多種型式的消聲器,大多采用阻抗復合型消聲原理。而由于結構復雜、重量大、高溫氧化吸聲填料,高速氣流沖擊吸聲填料,水氣滲透吸聲填料等原因,造成消聲器維修頻繁、消聲效果差,使用周期短等情況。歷來是消音器的設計難點,微穿孔消聲器克服了以上缺點,綜合了最合理的消聲原理所設計。取得了良好效果。微穿孔消聲器消聲器不使用任何阻性吸聲填料,采用微穿小孔多空腔結構,高壓氣流在消聲器內經多次控流進入空腔體,逐級改變原氣流的聲頻。阻力損失小,消聲頻帶寬,工作時不起塵。不怕油霧、水氣。耐高溫、耐高速氣流沖擊。使環境噪聲符合國家《工業企業噪聲衛生標準》。 廣泛用于石油、化工、冶金、紡織等行業。

          阻性消聲器

            主要是利用孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內壁上或按照一定方式在管道中排列,就構成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時,一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉化成熱能耗散掉,使通過消聲器的聲波減弱。阻性消聲器就好象電學上的純電阻電路,吸聲材料類似于電阻。因此,人們就把這種消聲器稱為阻性消聲器。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。

          抗性消聲器

            是由突變界面的管和室組合而成的,好象是一個聲學濾波器,與電學濾波器相似,每一個帶管的小室是濾波器的一個網孔,管中的空氣質量相當于電學上的電感和電阻,稱為聲質量和聲阻。小室中的空氣體積相當于電學上的電容,稱為聲順。與電學濾波器類似,每一個帶管的小室都有自己的固有頻率。當包含有各種頻率成分的聲波進入第一個短管時,只有在第一個網孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過網孔到達第二個短管口,而另外一些頻率的聲波則不可能通過網孔.只能在小室中來回反射,因此,我們稱這種對聲波有濾波功能的結構為聲學濾波器。選取適當的管和室進行組合.就可以濾掉某些頻率成分的噪聲,從而達到消聲的目的?剐韵暺鬟m用于消除中、低頻噪聲。

            把阻性結構和抗性結構按照一定的方式組合起來,就構成了阻抗復合式消聲器。

          微穿孔板消聲器

            一般是用厚度小于1mm的純金屬薄板制作,在薄板上用孔徑小于1mm的鉆頭穿孔,穿孔率為1%一3%。選擇不同的穿孔率和板厚不同的腔深,就可以控制消聲器的頻譜性能,使其在需要的頻率范圍內獲得良好的消聲效果。

          小孔消聲器

            小孔消聲器的結構是一根末端封閉的直管,管壁上鉆有很多小孔。小孔消聲器的原理是以噴氣噪

          聲的頻譜為依據的,如果保持噴口的總面積不變而用很多小噴口來代替,當氣流經過小孔時、噴氣噪聲的頻譜就會移向高頻或超高頻,使頻譜中的可聽聲成分明顯降低,從而減少對人的干擾和傷害。

          有源消聲器

            基本原理是在原來的聲場中,利用電子設備再產生一個與原來的聲壓大小相等、相位相反的聲波,使其在一定范圍內與原來的聲場相抵消。這種消聲器是一套儀器裝置,主要由傳聲器、放大器、相移裝置、功率放大器和揚聲器等組成。

          原理

            一、微孔板吸聲結構的理論

            在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔徑小于等于1.0mm的微孔,穿孔率為1~5%,

          后部留有一定的厚度(5-20cm)空氣層,該層不填任何吸聲材料 ,這樣即構成了微穿孔板吸聲結構。它是一種低聲質量,高聲阻的共振吸聲結構,其研究表明,表征微穿孔板吸聲特性的吸聲系數和頻帶寬度,主要由微穿孔板的聲質量m和聲阻r來決定,而這兩個因素又與微孔直徑d及穿孔率p有關。微穿孔板吸聲結構的相對聲阻抗Z(以空氣的特性阻抗ρC為單位)用式(1)計算:

            Z=r+jwm=jctg(WD/C)(1)

            式中:

            ρ--空氣密度(kg/cm3);

            C--空氣中聲速(m/s);

            D--腔深(mm);

            m--相對聲質量;

            r--相對聲阻;

            w--角頻率,W=2πf(f為頻率);

            而r和m分別由式(2)(3)表達:

            r=atkr/dzp(2)

            m=(0.294)×10-3tkm/p(3)

            式中:

            t--板厚(毫米)

            d--孔徑(毫米)

            p--穿孔率(%)

            kr--聲阻系數kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t

            km--聲質量系數km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t

            其中x=abf,a和b為常數,對于絕熱板a=0.147,b=0.32;對于導熱板a=0.235,b=0.21。聲吸收的角頻帶寬度,近似地由r/m決定,此值越大,吸聲的頻帶越寬。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)

            式中l--常數,對于金屬板l=1140,而隔熱板l=500。上式也可以用式(5)表達:

            r/m=50f((kr/km)/x2)(5)

            而kr/km的近似計算式為:

            kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)

            利用以上各式就可以從要求的r、m、f求出微穿孔板吸聲結構的x、d、t、p等參量。由于微穿孔板的孔徑很小且稀,基聲阻r值比普通穿孔板大得多,而聲質量m又很小,故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結構大得多,一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結構的吸聲頻帶寬度可以達到6~10個1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結構最大的特點。

            共振時的最大吸聲系數α0為α0=4r/(1+r)2(7)

            具體設計微穿孔板吸聲結構時,可通過計算,也可查圖表,計算結果與實測結果相近。在實際工程中為了擴大吸聲頻帶的寬度,往往采用不同孔徑、不同穿孔率的雙層或多層微穿孔板復合結構。

            二、微穿孔板理論在抗噴阻消聲器設計中的應用

            利用微穿孔板聲學結構設計制造的消聲器種類很多,主要型為抗噴阻型消聲器。該型式消聲器是用不銹鋼穿孔薄板制成,因該九臺消聲器是用于石化單位,空氣腐蝕性比較大,故穿孔板后的空氣層內填裝的吸聲材料為耐腐蝕金屬軟絲布。利用吸聲材料的阻性吸聲原理,進一步達到降噪消聲的作用,

            

          其吸聲系數高,吸收頻帶寬,壓力損失小,氣流再生噪聲低,且易于控制。為獲得寬頻帶高吸收效果,一般用三級微穿孔板結構。微穿孔板與外殼體之間以及微穿板之間的空腔尺寸大小按需要吸收的頻帶不同而異,低頻腔大(150~200mm),中頻小些(80~120mm),高頻更小些(30~50mm),雙層結構的前腔深度一般應小于后腔,前后腔深度之比不大于1:3,前部接近氣流的一層微穿孔板穿孔率應高于后層,為減小軸向聲傳播的影響,可在微穿孔板消聲器的空腔內每隔500mm左右加一塊橫向隔板。試驗證明,微穿孔板消聲器不論是低頻、中頻、高頻消聲性能實測值比理論估算值要好。且消聲量與流速有關,與消聲器溫升無關,當流速達到70米/秒時,一般其它型式消聲器已無法解決噪聲問題,而微孔型消聲器可承受70m/s氣流速度的沖擊,仍有15dBA以上的消聲器。這也是微孔消聲器優于一般消聲器一個重要特點。

            三、抗噴阻型消聲器特點

            本型式消聲器綜合了微穿孔板最合理的消聲原理設計而成,使高壓蒸汽在消聲器內經一次控流后進入降壓腔擴容后,從而形成低壓蒸汽從小孔噴出,最后經過降壓體外的阻聲罩使降壓體發出的剩余噪聲得到有效的吸收,最終消聲器達35dB(A)以上(一級至三級消聲之間比例為35%,50%,15%)。

          選購衡量指標

            衡量消聲器的好壞,主要考慮以下三個方面:

            1、消聲器的消聲性能;(消聲量和頻譜特性)

            2、消聲器的空氣動力性能;(壓力損失等)

            3、消聲器的結構性能。(尺寸、價格、壽命等)

            · 消聲器的消聲頻率特性?箛娮栊拖暺鲗Ω黝l噪聲效果優越。

            · 消聲器的適用風速一般為6-8m/s,最高不宜超過12m/s,同時注意消聲器的壓力損失。

            · 注意消聲器的凈通道截面積,風管和消聲器連接時,必要時(風速有限制時)需作放大處理。

            · 消聲器等消聲設備安裝,須有獨立的承重吊桿或底座;與聲源設備須通過軟接頭連接。

            · 當兩個消聲彎頭串聯使用時,兩個彎頭的連接間距應大于彎頭截面對角線長度的2.5倍。

            · 對于高溫、高濕、有油霧、水氣的環境系統一般選用微孔結構消聲設備,對于有潔凈要求的諸如手術室、錄音室、潔凈廠房等環境系統,應采用微孔結構消聲設備。

            · 相鄰用房管路串通時,注意室內噪聲通過管路相互影響,必要時風口作消聲處理。

          選用

            消聲器的選用應根據防火、防潮、防腐、潔凈度要求,安裝的空間位置,噪聲源頻譜特性,系統自然聲衰減,系統氣流再生噪聲,房間允許噪聲級,允許壓力損失,設備價格等諸多因素綜合考慮并根據實際情況有所偏重。一般的情況是: 消聲器的消聲量越大,壓力損失及價格越大;消聲量相同時,如果壓力損失越小,消聲器所占空間就越大。

          應用及適用領域

            新型高效抗噴阻型系列消聲器設備被廣泛使用于發電、化工、冶金、紡織等工業廠礦中用于各種型號鍋爐、汽機排汽;風機;安全門等設備的消聲降音。該系列消聲器是根據抗、噴、阻復合消聲原理所研制,具有消聲量大、體積小、重量輕及安裝方便無檢修等諸多優點。

            1、適用于各類蒸汽安全閥用的TA型蒸汽安全閥消聲器

            適用于電站鍋爐PCV/ERV安全閥(動力釋放閥)、鍋筒安全閥及過熱器安全閥、再熱器安全閥等壓力裝置的安全門。其蒸汽放空既應避免過大的噪聲,更應讓汽流順利排出而不影響安全閥的排量、起跳和回座,為此,以往常見的多級節流及小孔噴注的消聲降音手段即不宜采用,這種限制歷來是安全閥消聲器的設計難點,也是安全門消聲器消聲效果差的原因。新型用于安全閥的TA型安全閥排汽消聲器采用了噴阻抗復合型消聲原理,其中以大孔擴容代替了直徑較小的控流孔,在結構上更加強化了抗性和阻性消聲降音機理,達到了安全系數更高的消聲降噪效果。

            2、適用于鍋爐等蒸汽設備的TB型點火排氣消聲器

            TB型鍋爐點火排汽消聲器綜合了PB型排汽(氣)消聲器最合理的消聲原理所設計。高壓蒸汽在消聲器內經一次控流后進入降壓體,經大容積再次擴容降壓后,從而形成低壓蒸汽后噴出,在此過程中,汽流內能部分轉化成某種頻率的聲能,其噪聲雖然功率大為削弱,但往往會因排汽偏離設計值等諸多原因,使排氣噪聲仍然高于標準值。為此,在降壓體外設計了組合型多材料復合結構的阻聲吸音罩,復合阻聲吸音罩是根據降壓體所噴出的剩余噪聲的頻譜特性所設計,用以有效地吸收剩余噪聲。當用戶按要求安裝后,總消聲量可達36~42分貝。

            3、適用于各類低溫低壓熱力裝置的TD型低壓蒸汽消聲器

            在各工礦企業使用著大量0.13Mpa及以下的低壓鍋爐,在電站熱力系統中也有著大量的低壓熱力裝置,如背壓式汽輪機、除氧器、輔助抽氣器、汽輪油泵、鍋爐連續排污、定期排污等。上述設備按排汽管要求,配置結構輕便、安裝更為方便的消聲器。針對不同的消聲對象,設計有專用的TDb型背壓式汽輪機排汽消聲器、TDy型除氧器消聲器及其它系列消聲降音產品,可滿足用戶的要求。

            4、適用于鍋爐試車吹掃及工業管道安裝檢修后的TC型沖管專用消聲器

            TC型管道沖管消聲器,是為降低電站鍋爐試車吹掃時沖管管道出口雜物排出及廢氣排放產生的噪聲而研制開發的一類專用型排氣消聲降噪設備。也可用于其它工業管道和民用管道安裝或檢修后沖管消聲降音及清除雜物。

            5、適用于管道排放氣體用的PB系列小孔噴注消聲器

            PB系列小孔噴注消聲器系九十年代研制、開發的新一代降噪產品,它根據小孔降壓噴注消聲的原理,通過優化設計,其降噪指標、安全性能和使用壽命遠優于目前市場上同類產品,可更好的滿足電力、冶金、石油、化工、紡織、造紙、食品等工業的低壓、中壓、次高壓、高壓、超高壓、亞臨界等參數的各種鍋爐、壓力容器管道排汽(氣)放空及其安全閥、釋放閥排汽(氣)的降噪需要。

            6、適用于通風管道用的CF型風機消音器

            風機是一種通用機械設備,其使用范圍很廣,電力、礦山、機械、冶金、化工等各行業的生產均離不開風機。風機在運轉中產生的噪聲常常成為影響工人健康和干擾環境的禍源。特別是鄰近生活區的風機,其進風口和出風口所輻射的空氣動力性噪聲,更是污染環境的主要因素,形成公害,是近年來我國工業部門治理噪聲污染的主要對象之一。

            7、適用于柴油發電機排氣消聲用的CP型柴油發電機排氣消聲器

            柴油發電機以其良好的經濟性和動力性能,被廣泛用于工礦企業生產經營中,因其在運行過程排放的煙氣中含有一定量的煙塵(也就是大家經常見到的黑煙),其現象是由于燃油燃燒不完全而產生的。因此常規型通風排氣消聲器,如微孔板式消聲器和帶有吸音填料的消音器要是使用在這種環境下,是絕不可取的,原因是其只能起到一時的消聲降音。

            8、用于通風管道用的XB型通風管道消聲吸音片

            XB型通風管道消聲吸音片為阻性消吸聲片,當聲波通過襯貼吸聲材料的管道時,吸聲材料消耗聲波的能量,從而達到降噪的效果;本系列消聲器通過優化設計,使用新型吸引輔襯材料,從而提高了消聲量。

            9、用于設備消隔聲用的工業吸音隔聲罩

            吸音隔聲罩的應用相當廣,風機、水泵等各類聲源設備等等很多聲源治理會應用到這個隔聲吸音產品。它主要的設計原理是從聲波的傳播路徑上對噪聲源進行有效有的治理。由于每種聲源設備的外部尺寸、通風散熱等要求各不相同,因此往往它需要根據現場聲源情況設計加工生產。

          產品結構及特點

            1、消聲器主要由消聲筒、消聲片、上下封板(或封頭)、防雨帽、節流管、節流板、連接管(或法蘭)、支座、起吊環、銘牌等零部件組成。

            2、具有安裝方便、消聲效果好、壽命長等特點。

            3、消聲器可獨立支承,在運行和停運時可自由膨脹,使排汽管道不因消聲器的安裝而受到額外載荷,保證排汽管道工作的安全可靠性。

            4、可根據設計或用戶要求,采用特殊的活動連接裝置。

            5、消聲器材質采用優質碳鋼或優質不銹鋼等材料制造,具有足夠的耐熱強度和耐腐蝕性能,使設備經久耐用。

          吊運于貯存

            1、消聲器在運輸時,要支墊捆牢,以免在運輸途中損壞;

            2、消聲器在起吊裝卸時,應按有關標記,正確選擇吊具或吊繩,以保證包裝箱和設備的完好和人生安全。

            3、設備運抵目的地后,收貨人需開箱核對清點設備型號、規格、數量以及隨機圖紙資料等是否與訂貨合同、裝箱單內容一致,如有疑異時,應立即向運輸部門和制造廠家反饋信息,以便妥善解決;

            4、設備經開箱檢查、核對無誤后,如不馬上安裝時,應包裝好妥善保管。如在室外貯存時,應墊高200~250mm,用防雨布遮蓋好,即使在安裝現場短期存放,也不允許將消聲器裸露存放在有泥砂或其他有雜物的場所,以防堵塞消聲器。 

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