2008年环保工程师讲义之消声降噪工程(二)

　　3、上限失效频率及其控制

　　阻性消声器的气流通道截面不宜过大，对于一定截面积的气流通道，当入射声波频率高至一定限度时，相应的声波波长与气流通道宽度(或直径)相比较短，声波将以窄束形式沿通道传播，不与或很少与吸声饰面作用，导致了消声器的消声量明显降低。图5-2-44是气流通道间距为400mm时，不同长度的消声器的消声频率特性。从图上可以看出，在2000Hz以上的高频区域，尽管其他参数没变，材料的吸声系数还增加，但消声量已有明显下降。我们把产生这一现象所对应的频率定义为上限失效频率，也称之为高频失效频率，用 表示，可以按下式进行计算：

　　式中：c――声速，m/s;D――气流通道平均尺寸，m。

　　从上式可以看出，在声速一定条件下，消声器的通道平均尺寸(通道宽度或直径)，决定了它的上限失效频率，在大于 上的频率范围内，消声器的消声量有明显下降。

　　在频率高于上限失效频率时，频率越高，消声量下降越高，高于上限失效频率的消声量降低值可以用下式进行估算： 式中： ――高于上限失效频率的某倍频带的消声量，dB; ――高于上限失效频率的倍频带数; ――上限失效频率处的消声量，dB。

　　在进行消声器的设计时，对于小流量的细管道，可采用直管式消声器。但当流量较大时，通道面积也较大，相应的上限失效频率较低，导致了调频区域消声效果很差，其结果是消声器总的消声量也不会很高。在这种情况下，要想增加直管式消声器的消声量，只能设法增加吸声饰面的表面积，也就是增大通道截面的周长或者增加消声器的长度。当然，从公式中也可以看出，减少通道的截面积也可以增加消声量，但却会由于流速的增加而引起加大阻力的损失。若要在比较宽的频带范围内获得足够大的消声量，可以采用片式或蜂窝式消声器结构，把大的消声器通道分成若干小的通道，每个通道的截面积小了，提高了上限失效频率，同时增加了吸声面的表面积而增大了消声量。

　　片式消声器的消声量和通道的宽度有关，保证通流面积不变情况下，通道宽度越小，消声量越大。

　　在通道宽度确定之后，片式消声器的气流通道高度和通道数目直接影响消声器空气动力指标的好坏。一般通道宽度可取100~250mm，吸声层厚度可取50~100mm。

　　直角弯道消声器就是利用在弯头通道的内壁衬贴吸声材料，来达到提高中、高频消声目的。

　　4、阻性消声器的设计

　　(1)确定消声量

　　根据法规、标准及声源确定消声器所需的消声量。在大多数情况下，消声量是以A计权声级计算。参照相应的NR曲线，确定各倍频带或1/3倍频带需要的消声量。

　　(2)选定消声器的结构形式

　　根据消声器的流量和允许的流速大小(一般情况下，流速控制决定于阻力要求和消声器消声量要求)，确定所需要的通流面积，然后根据通流面积的大小来选定消声器的结构形式。按照一般的常规设计，通道的当量直径小于300mm时，可选用单通道直管式;当通道当量直径大于300mm而小于500mm时，应在通道中加设吸声层或吸声芯，消声器的有效通流面积要扣除吸声层或吸声芯所占面积，以避免由于流速增加而引起的不良影响;当直径大于500mm时，当考虑采用片式、蜂窝式等其他形式的消声器。

　　(3)选用吸声材料

　　吸声材料声学性能的好坏是决定消声器声学性能的重要因素。除首先考虑其声学性能外，还需考虑消声器的实际使用条件。在高温、潮湿、有腐蚀气体等特殊环境中使用的消声器，应考虑吸声材料的耐热、防潮、抗腐蚀性能。

　　(4)决定消声器长度

　　在通道截面确定后，增加消声器的长度可以提高消声量。消声器的长度主要根据声源强度和具体的降噪要求决定，还应注意现场有限空间所允许的安装尺寸。

　　(5)选择吸声材料的护面结构

　　由于消声器中一般要通过具有一定流速的气流，所以必须采用护面结构固定和保护吸声材料。

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