注册环保工程师专业知识四之消声降噪工程(5)

　　五、微穿孔板消声器

　　微穿孔板消声器是利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。在厚度小于1mm的板材(金属板或其他板材)上，开适量孔径为1mm左右的微孔，穿孔率一般为1%~3%，在穿孔板后留有一定的空腔，即成为微穿孔板吸声结构。

　　微穿孔板吸声结构是一种高声阻、低声质量的吸声元件。

　　微穿孔板消声器的结构形式类似于阻性消声器，按气流通道的形状，可分为直管式、片式、折板式、声流式等。

　　微穿孔板消声器的设计方法与阻性消声器基本相同，不同之处在于用穿孔板吸声结构代替了阻性吸声材料。其消声量也可参照彼洛夫公式进行计算。在低频范围使用时，当声波的波长大于空腔尺寸时，可用共振式消声器的消声量公式计算。

　　为了保证在宽频带有较高的吸声，一般均采用双层吸声结构。在多层时，空腔厚度可以按不同的吸声频带确定。前后两层空腔的厚度可以相同，也可以不同，接触气流的第一层穿孔板率可以适当高于后面一层。

　　为了防止声波在空腔内沿管长方向的传播，可以在适当部位加若干横向挡板。

　　微穿孔板消声器主要有以下一些优点：

　　(1)空气动力性能好，适用于要求阻损小的设备。

　　(2)气流再生噪声低，可以允许有较高的气流速度。

　　(3)不使用阻性吸声材料，没有纤维、粉尘的泄漏，可用于卫生条件要求严苛的医药、食品等行业。

　　(4)穿孔板可用普通金属板制成，也可以用不锈钢或铝板制成，或者对板材进行防腐处理，可用于高温、潮湿、腐蚀或有短暂火焰的环境中。

　　在选用微穿孔板消声器时，如果要求阻损小，可以采用直管式;如果阻损要求不太严格时，也可考虑采用声流式或其他形式的消声器。

　　六、高压排气消声器

　　高压排气或放空所产生的空气动力性噪声，也称喷注噪声，是环境噪声中的强声源之一，例如电厂的锅炉放空排气和安全阀、冶金和化工行业的高速高压气体排放等均是这类噪声源。消声器的消声机理是降低气流速度，降低排放压力，改变喷注的结构。消声器主要采用小孔喷注、多孔扩散、节流降压等形式。

　　1、节流降压消声器

　　根据气流降压原理，当高压气流通过具有一定通流面积的节流板时，压力可以得到降低。通过多级节流孔板的串联，就可以将原来高压气体直接排空的一次大的突变压降分散为若干小的渐变压降，这两种不同降压下的排放，其各自的干扰声功率将有很大差异。节流消声器就是利用这个原理来达到消声目的的。节流降压消声器各级压力降的关系： 式中： ―第 级节流板后的压力，Pa; ―节流板前的压力，Pa; ―节流板级数; ―压强比，即某节流板后压力与板前压力之比。

　　2、小孔喷注消声器

　　小孔喷注消声器的特点是通过很多小的喷口取代一个大的喷口，使噪声的主要频率移向高频，从而降低可听阈的噪声能量。主要用于空压机排气以及热电厂中不同压力的锅炉蒸气排空。

　　喷注噪声是宽频带噪声，其峰值频率为： 式中： ――喷流速度， ; ――喷口直径， 。

　　在速度不变的条件下，峰值频率与喷口直径成反比。

　　小孔喷注消声器是一根直径与排气管直径相同，末端封闭的管子，管壁上钻众多小孔，小孔的孔径越小，降低噪声的效果就越好。

　　从实际应用的角度出发，小孔的孔径不易先得过小，过小的孔径即难以加工，又易于堵塞，影响排气量。一般为1~3mm。

　　设计小孔喷注消声器时，应注意保证小孔之间有足够大的距离，各个小孔的喷注才能被看作是相互独立的。为了保证安装消声器后不影响原设备的排气，一般要求小孔的总面积应比排气口截面积大20%~60%，因此，相应的实际消声气量要低于计算值。

　　3、多孔扩散消声器

　　多孔扩散消声器是根据气流通过多孔装置扩散后，速度及驻点压力都会降低的原理设计制作的一种消声器。

　　多孔扩散消声器的消声值与扩散截面比S/A以及排气管中的驻点压力比 有关。其中是S是消声器出流面的总截面积;A是出流的有效通路截面积; 是驻点压力; 是大气压。

　　小的孔隙对气流通过有一定的阻力，因此使用中一定要注意其压降。

　　设计多孔扩散消声器应注意两个方面，一是要满足所要求的降噪量;二是不能因安装消声器而影响气流排放。

　　设计的程序主要有下面几个步骤：

　　(1)由给定的排气管口的驻点压力(或储气罐压力)，在图5-2-66中查出满足给定噪声降值的扩截面比S/A。

　　(2)在表5-2-27和表5-2-28中查出满足这个截面比的材料型号，用排气管的截面积乘上这个扩散截面比，即为多孔扩散消声器出流面的总面积。

　　(3)根据所确定的截面积，并考虑消声器的强度、加工、实用等方面的要求进行消声器的制作。

　　七、干涉型消声器和有源消声器

　　1、干涉型消声器

　　干涉型消声器是根据声波的干涉原理制作的。最简单的干涉型消声器是把声波分成两路，两个通道的有效长度应满足下式： 式中： ―旁通路的长度，m; ―主通路的长度，m; ―波长，m;n=1、2、3…

　　声波通过不同长度的传播途径，在主通道的汇合处，振幅相等，相位相反的两个声波，彼此相互干涉，从而降低了噪声的辐射。这各类型的消声器对单频或频率范围较窄的低频噪声有较好的消声效果，对于宽频带的噪声则没有什么效果。

　　2、有源消声器

　　有源消声器是利用电子线路和功率放大设备产生与原噪声相位相反的声音，来抵消原噪声，从而达到降噪目的的一种装置。

　　由传声器、放大器、反相器、功率放大器、扬声器组成的系统，是一种能够减少传声器邻区声压的电声反馈系统。

　　有源消声器的工作原理是：传声器通过声―电转换将接收到的声压转变为相应的电压，通过放大器把电压信号放大到反相器所要求的输入电压，经过反相器后，这个电压信号被相移 ，然后送到功率放大器，经过功率放大后推动扬声器，使其产生与源声压大小相等而相位相反的声压，两声压彼此相互抵消，从而达到了降低噪声的目的。

　　由于声场中各点声压的幅值、位相差别很大，同时受到电声系统中元器件的制约，目前，有源消声器较适用于低中频范围内比较窄的频带。

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