2010年環(huán)保師考試輔導(dǎo):上限失效頻率及其控制

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阻性消聲器的氣流通道截面不宜過大,對于一定截面積的氣流通道,當(dāng)入射聲波頻率高至一定限度時(shí),相應(yīng)的聲波波長與氣流通道寬度(或直徑)相比較短,聲波將以窄束形式沿通道傳播,不與或很少與吸聲飾面作用,導(dǎo)致了消聲器的消聲量明顯降低。圖5-2-44是氣流通道間距為400mm時(shí),不同長度的消聲器的消聲頻率特性。從圖上可以看出,在2000Hz以上的高頻區(qū)域,盡管其他參數(shù)沒變,材料的吸聲系數(shù)還增加,但消聲量已有明顯下降。我們把產(chǎn)生這一現(xiàn)象所對應(yīng)的頻率定義為上限失效頻率,也稱之為高頻失效頻率,用 表示,可以按下式進(jìn)行計(jì)算:
    式中:c——聲速,m/s;D——?dú)饬魍ǖ榔骄叽?,m。
    從上式可以看出,在聲速一定條件下,消聲器的通道平均尺寸(通道寬度或直徑),決定了它的上限失效頻率,在大于 上的頻率范圍內(nèi),消聲器的消聲量有明顯下降。
    在頻率高于上限失效頻率時(shí),頻率越高,消聲量下降越高,高于上限失效頻率的消聲量降低值可以用下式進(jìn)行估算: 式中: ——高于上限失效頻率的某倍頻帶的消聲量,dB; ——高于上限失效頻率的倍頻帶數(shù); ——上限失效頻率處的消聲量,dB。
    在進(jìn)行消聲器的設(shè)計(jì)時(shí),對于小流量的細(xì)管道,可采用直管式消聲器。但當(dāng)流量較大時(shí),通道面積也較大,相應(yīng)的上限失效頻率較低,導(dǎo)致了調(diào)頻區(qū)域消聲效果很差,其結(jié)果是消聲器總的消聲量也不會(huì)很高。在這種情況下,要想增加直管式消聲器的消聲量,只能設(shè)法增加吸聲飾面的表面積,也就是增大通道截面的周長或者增加消聲器的長度。當(dāng)然,從公式中也可以看出,減少通道的截面積也可以增加消聲量,但卻會(huì)由于流速的增加而引起加大阻力的損失。若要在比較寬的頻帶范圍內(nèi)獲得足夠大的消聲量,可以采用片式或蜂窩式消聲器結(jié)構(gòu),把大的消聲器通道分成若干小的通道,每個(gè)通道的截面積小了,提高了上限失效頻率,同時(shí)增加了吸聲面的表面積而增大了消聲量。
    片式消聲器的消聲量和通道的寬度有關(guān),保證通流面積不變情況下,通道寬度越小,消聲量越大。
    在通道寬度確定之后,片式消聲器的氣流通道高度和通道數(shù)目直接影響消聲器空氣動(dòng)力指標(biāo)的好壞。一般通道寬度可取100~250mm,吸聲層厚度可取50~100mm。
    直角彎道消聲器就是利用在彎頭通道的內(nèi)壁襯貼吸聲材料,來達(dá)到提高中、高頻消聲目的。