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消声器工作原理一

是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件,是消除空气动力性噪声的重要措施。消声器是安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。消声器能够阻挡声波的传播,允许气流通过,是控制噪声的有效工具。

消声器工作原理二

种类概述  消声器的种类很多,但究其消声机理,又可以把它们分为六种主要的类型,即

阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器

微穿孔消声器

  世界上已具有多种型式的消声器,大多采用阻抗复合型消声原理。而由于结构复杂、重量大、高温氧化吸声填料,高速气流冲击吸声填料,水气渗透吸声填料等原因,造成消声器维修频繁、消声效果差,使用周期短等情况。历来是消音器的设计难点,微穿孔消声器克服了以上缺点,综合了最合理的消声原理所设计。取得了良好效果。微穿孔消声器消声器不使用任何阻性吸声填料,采用微穿小孔多空腔结构,高压气流在消声器内经多次控流进入空腔体,逐级改变原气流的声频。阻力损失小,消声频带宽,工作时不起尘。不怕油雾、水气。耐高温、耐高速气流冲击。使环境噪声符合国家《工业企业噪声卫生标准》。 广泛用于石油、化工、冶金、纺织等行业。

阻性消声器

  主要是利用孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列,就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时,一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉,使通过消声器的声波减弱。阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路,吸声材料类似于电阻。因此,人们就把这种消声器称为阻性消声器。阻性消声器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。

抗性消声器

  是由突变界面的管和室组合而成的,好象是一个声学滤波器,与电学滤波器相似,每一个带管的小室是滤波器的一个网孔,管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻,称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容,称为声顺。与电学滤波器类似,每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时,只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管口,而另外一些频率的声波则不可能通过网孔.只能在小室中来回反射,因此,我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合.就可以滤掉某些频率成分的噪声,从而达到消声的目的。抗性消声器适用于消除中、低频噪声。

  把阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合起来,就构成了

微穿孔板消声器

  一般是用厚度小于1mm的纯金属薄板制作,在薄板上用孔径小于1mm的钻头穿孔,穿孔率为1%一3%。选择不同的穿孔率和板厚不同的腔深,就可以控制消声器的频谱性能,使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果。

小孔消声器

  小孔消声器的结构是一根末端封闭的直管,管壁上钻有很多小孔。小孔消声器的原理是以喷气噪

声的频谱为依据的,如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替,当气流经过小孔时、喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频,使频谱中的可听声成分明显降低,从而减少对人的干扰和伤害。

有源消声器

  基本原理是在原来的声场中,利用电子设备再产生一个与原来的声压大小相等、相位相反的声波,使其在一定范围内与原来的声场相抵消。这种消声器是一套仪器装置,主要由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成。

原理

  一、微孔板吸声结构的理论

  在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔径小于等于1.0mm的微孔,穿孔率为1~5%,

后部留有一定的厚度(5-20cm)空气层,该层不填任何吸声材料 ,这样即构成了微穿孔板吸声结构。它是一种低声质量,高声阻的共振吸声结构,其研究表明,表征微穿孔板吸声特性的吸声系数和频带宽度,主要由微穿孔板的声质量m和声阻r来决定,而这两个因素又与微孔直径d及穿孔率p有关。微穿孔板吸声结构的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算:

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

  式中:

  ρ--空气密度(kg/cm3);

  C--空气中声速(m/s);

  D--腔深(mm);

  m--相对声质量;

  r--相对声阻;

  w--角频率,W=2πf(f为频率);

  而r和m分别由式(2)(3)表达:

  r=atkr/dzp(2)

  m=(0.294)×10-3tkm/p(3)

  式中:

  t--板厚(毫米)

  d--孔径(毫米)

  p--穿孔率(%)

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

  km--声质量系数km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t

  其中x=abf,a和b为常数,对于绝热板a=0.147,b=0.32;对于导热板a=0.235,b=0.21。声吸收的角频带宽度,近似地由r/m决定,此值越大,吸声的频带越宽。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)

  式中l--常数,对于金属板l=1140,而隔热板l=500。上式也可以用式(5)表达:

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

  而kr/km的近似计算式为:

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

  利用以上各式就可以从要求的r、m、f求出微穿孔板吸声结构的x、d、t、p等参量。由于微穿孔板的孔径很小且稀,基声阻r值比普通穿孔板大得多,而声质量m又很小,故吸声频带比普通穿孔板共振吸声结构大得多,一般性能较好的单层或双层微穿孔板吸声结构的吸声频带宽度可以达到6~10个1/3信频程以上。这就是微穿孔板吸声结构最大的特点。

  共振时的最大吸声系数α0为α0=4r/(1+r)2(7)

  具体设计微穿孔板吸声结构时,可通过计算,也可查图表,计算结果与实测结果相近。在实际工程中为了扩大吸声频带的宽度,往往采用不同孔径、不同穿孔率的双层或多层微穿孔板复合结构。

  二、微穿孔板理论在抗喷阻消声器设计中的应用

  利用微穿孔板声学结构设计制造的消声器种类很多,主要型为抗喷阻型消声器。该型式消声器是用不锈钢穿孔薄板制成,因该九台消声器是用于石化单位,空气腐蚀性比较大,故穿孔板后的空气层内填装的吸声材料为耐腐蚀金属软丝布。利用吸声材料的阻性吸声原理,进一步达到降噪消声的作用,

  

其吸声系数高,吸收频带宽,压力损失小,气流再生噪声低,且易于控制。为获得宽频带高吸收效果,一般用三级微穿孔板结构。微穿孔板与外壳体之间以及微穿板之间的空腔尺寸大小按需要吸收的频带不同而异,低频腔大(150~200mm),中频小些(80~120mm),高频更小些(30~50mm),双层结构的前腔深度一般应小于后腔,前后腔深度之比不大于1:3,前部接近气流的一层微穿孔板穿孔率应高于后层,为减小轴向声传播的影响,可在微穿孔板消声器的空腔内每隔500mm左右加一块横向隔板。试验证明,微穿孔板消声器不论是低频、中频、高频消声性能实测值比理论估算值要好。且消声量与流速有关,与消声器温升无关,当流速达到70米/秒时,一般其它型式消声器已无法解决噪声问题,而微孔型消声器可承受70m/s气流速度的冲击,仍有15dBA以上的消声器。这也是微孔消声器优于一般消声器一个重要特点。

  三、抗喷阻型消声器特点

  本型式消声器综合了微穿孔板最合理的消声原理设计而成,使高压蒸汽在消声器内经一次控流后进入降压腔扩容后,从而形成低压蒸汽从小孔喷出,最后经过降压体外的阻声罩使降压体发出的剩余噪声得到有效的吸收,最终消声器达35dB(A)以上(一级至三级消声之间比例为35%,50%,15%)。

选购衡量指标

  衡量消声器的好坏,主要考虑以下三个方面:

  1、消声器的消声性能;(消声量和频谱特性)

  2、消声器的空气动力性能;(压力损失等)

  3、消声器的结构性能。(尺寸、价格、寿命等)

  · 消声器的消声频率特性。抗喷阻型消声器对各频噪声效果优越。

  · 消声器的适用风速一般为6-8m/s,最高不宜超过12m/s,同时注意消声器的压力损失。

  · 注意消声器的净通道截面积,风管和消声器连接时,必要时(风速有限制时)需作放大处理。

  · 消声器等消声设备安装,须有独立的承重吊杆或底座;与声源设备须通过软接头连接。

  · 当两个串联使用时,两个弯头的连接间距应大于弯头截面对角线长度的2.5倍。

  · 对于高温、高湿、有油雾、水气的环境系统一般选用微孔结构消声设备,对于有洁净要求的诸如手术室、录音室、洁净厂房等环境系统,应采用微孔结构消声设备。

  · 相邻用房管路串通时,注意室内噪声通过管路相互影响,必要时风口作消声处理。

选用

  消声器的选用应根据防火、防潮、防腐、洁净度要求,安装的空间位置,噪声源频谱特性,系统自然声衰减,系统气流再生噪声,房间允许噪声级,允许压力损失,设备价格等诸多因素综合考虑并根据实际情况有所偏重。一般的情况是: 消声器的消声量越大,压力损失及价格越大;消声量相同时,如果压力损失越小,消声器所占空间就越大。

应用及适用领域

  新型高效抗喷阻型系列消声器设备被广泛使用于发电、化工、冶金、纺织等工业厂矿中用于各种型号锅炉、汽机排汽;风机;安全门等设备的消声降音。该系列消声器是根据抗、喷、阻复合消声原理所研制,具有消声量大、体积小、重量轻及安装方便无检修等诸多优点。

  1、适用于各类蒸汽安全阀用的TA型蒸汽

  适用于电站锅炉PCV/ERV安全阀(动力释放阀)、锅筒安全阀及过热器安全阀、再热器安全阀等压力装置的安全门。其蒸汽放空既应避免过大的噪声,更应让汽流顺利排出而不影响安全阀的排量、起跳和回座,为此,以往常见的多级节流及小孔喷注的消声降音手段即不宜采用,这种限制历来是安全阀消声器的设计难点,也是安全门消声器消声效果差的原因。新型用于安全阀的TA型安全阀采用了喷阻抗复合型消声原理,其中以大孔扩容代替了直径较小的控流孔,在结构上更加强化了抗性和阻性消声降音机理,达到了安全系数更高的消声降噪效果。

  2、适用于锅炉等蒸汽设备的TB型点火排气消声器

  TB型锅炉点火排汽消声器综合了PB型排汽(气)消声器最合理的消声原理所设计。高压蒸汽在消声器内经一次控流后进入降压体,经大容积再次扩容降压后,从而形成低压蒸汽后喷出,在此过程中,汽流内能部分转化成某种频率的声能,其噪声虽然功率大为削弱,但往往会因排汽偏离设计值等诸多原因,使排气噪声仍然高于标准值。为此,在降压体外设计了组合型多材料复合结构的阻声吸音罩,复合阻声吸音罩是根据降压体所喷出的剩余噪声的频谱特性所设计,用以有效地吸收剩余噪声。当用户按要求安装后,总消声量可达36~42分贝。

  3、适用于各类低温低压热力装置的TD型低压蒸汽消声器

  在各工矿企业使用着大量0.13Mpa及以下的低压锅炉,在电站热力系统中也有着大量的低压热力装置,如背压式汽轮机、除氧器、辅助抽气器、汽轮油泵、锅炉连续排污、定期排污等。上述设备按排汽管要求,配置结构轻便、安装更为方便的消声器。针对不同的消声对象,设计有专用的TDb型背压式汽轮机排汽消声器、TDy型除氧器消声器及其它系列消声降音产品,可满足用户的要求。

  4、适用于锅炉试车吹扫及工业管道安装检修后的TC型冲管专用消声器

  TC型管道冲管消声器,是为降低电站锅炉试车吹扫时冲管管道出口杂物排出及废气排放产生的噪声而研制开发的一类专用型排气消声降噪设备。也可用于其它工业管道和民用管道安装或检修后冲管消声降音及清除杂物。

  5、适用于管道排放气体用的PB系列小孔喷注消声器

  PB系列小孔喷注消声器系九十年代研制、开发的新一代降噪产品,它根据小孔降压喷注消声的原理,通过优化设计,其降噪指标、安全性能和使用寿命远优于目前市场上同类产品,可更好的满足电力、冶金、石油、化工、纺织、造纸、食品等工业的低压、中压、次高压、高压、超高压、亚临界等参数的各种锅炉、压力容器管道排汽(气)放空及其安全阀、释放阀排汽(气)的降噪需要。

  6、适用于通风管道用的CF型风机消音器

  风机是一种通用机械设备,其使用范围很广,电力、矿山、机械、冶金、化工等各行业的生产均离不开风机。风机在运转中产生的噪声常常成为影响工人健康和干扰环境的祸源。特别是邻近生活区的风机,其进风口和出风口所辐射的空气动力性噪声,更是污染环境的主要因素,形成公害,是近年来我国工业部门治理噪声污染的主要对象之一。

  7、适用于柴油发电机排气消声用的CP型柴油发电机排气消声器

  柴油发电机以其良好的经济性和动力性能,被广泛用于工矿企业生产经营中,因其在运行过程排放的烟气中含有一定量的烟尘(也就是大家经常见到的黑烟),其现象是由于燃油燃烧不完全而产生的。因此常规型通风排气消声器,如微孔板式消声器和带有吸音填料的消音器要是使用在这种环境下,是绝不可取的,原因是其只能起到一时的消声降音。

  8、用于通风管道用的XB型通风管道消声吸音片

  XB型通风管道消声吸音片为阻性消吸声片,当声波通过衬贴吸声材料的管道时,吸声材料消耗声波的能量,从而达到降噪的效果;本系列消声器通过优化设计,使用新型吸引辅衬材料,从而提高了消声量。

  9、用于设备消隔声用的工业吸音隔声罩

  吸音隔声罩的应用相当广,风机、水泵等各类声源设备等等很多声源治理会应用到这个隔声吸音产品。它主要的设计原理是从声波的传播路径上对噪声源进行有效有的治理。由于每种声源设备的外部尺寸、通风散热等要求各不相同,因此往往它需要根据现场声源情况设计加工生产。

产品结构及特点

  1、消声器主要由消声筒、消声片、上下封板(或封头)、防雨帽、节流管、节流板、连接管(或法兰)、支座、起吊环、铭牌等零部件组成。

  2、具有安装方便、消声效果好、寿命长等特点。

  3、消声器可独立支承,在运行和停运时可自由膨胀,使排汽管道不因消声器的安装而受到额外载荷,保证排汽管道工作的安全可靠性。

  4、可根据设计或用户要求,采用特殊的活动连接装置。

  5、消声器材质采用优质碳钢或优质不锈钢等材料制造,具有足够的耐热强度和耐腐蚀性能,使设备经久耐用。

吊运于贮存

  1、消声器在运输时,要支垫捆牢,以免在运输途中损坏;

  2、消声器在起吊装卸时,应按有关标记,正确选择吊具或吊绳,以保证包装箱和设备的完好和人生安全

  3、设备运抵目的地后,收货人需开箱核对清点设备型号、规格、数量以及随机图纸资料等是否与订货合同、装箱单内容一致,如有疑异时,应立即向运输部门和制造厂家反馈信息,以便妥善解决;

  4、设备经开箱检查、核对无误后,如不马上安装时,应包装好妥善保管。如在室外贮存时,应垫高200~250mm,用防雨布遮盖好,即使在安装现场短期存放,也不允许将消声器裸露存放在有泥砂或其他有杂物的场所,以防堵塞消声器。 

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