工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的噪音一直是個(gè)難以解決的問題。事實(shí)上，噪音的產(chǎn)生真的非常影響生產(chǎn)車間的環(huán)境，造成嚴(yán)重的噪聲污染。因此在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，噪聲的治理就成了一個(gè)非常重要的課題。這篇文章我們將介紹風(fēng)機(jī)消聲器有關(guān)的一些噪聲治理相關(guān)知識(shí)。
消聲器概述
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房間的通風(fēng)量
在既需要通風(fēng)換氣又需要隔聲的場(chǎng)合常常使用消聲器。密閉等房間雖然具有良好的隔聲性能，但不適于人長期在里面工作。衡量房間通風(fēng)換氣的指標(biāo)常使用換氣次數(shù)，即每小時(shí)房間與外界交換空氣的體積與房間體積的比。如500m³的房間使用2000mm³/小時(shí)風(fēng)機(jī)換氣，換氣次數(shù)為4次/小時(shí)。滿足人呼吸需要的換氣次數(shù)為2次/每小時(shí)，使人感覺空氣質(zhì)量舒適的換氣次數(shù)為4次/小時(shí)。如果房間中人員較多，廢氣(如煙霧、工業(yè)廢氣等)較多時(shí)需要8-10次/小時(shí)的換氣量。
存在換氣的房間必然與外界相通，為了保證隔聲和消除管道氣流產(chǎn)生的噪聲，需要在換氣通路上使用消聲器。對(duì)于需要通風(fēng)的機(jī)器設(shè)備降噪也需要使用消聲器。
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消聲器的分類
常用的消聲器分為：
· 阻性消聲器，屬吸收型，在管道內(nèi)設(shè)置吸聲材料，消耗和衰減通過管道氣流的噪聲，主要用于消高頻氣流噪聲。
· 抗性消聲器，屬共振型，利用幾何形狀，使聲音在管道中反復(fù)反射、共振、干涉、疊加而消耗聲能，主要用于消特定頻率的聲音。
· 阻抗復(fù)合式消聲器，利用上述兩種原理復(fù)合制成的消聲器，同時(shí)具有阻性和抗性兩種消聲器的優(yōu)點(diǎn)，消聲頻帶比較寬。
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消聲器的特性指標(biāo)
· 插入損失IL，是在敏感點(diǎn)處，安裝消聲器前與安裝消聲器后聲壓機(jī)級(jí)的差，單位是dB。
· 傳聲損失TL，是入射到消聲器的聲功率級(jí)與消聲器出口端聲功率級(jí)的差，單位為是dB。
· 消聲量NR，是消聲器入口端和出口端的聲壓級(jí)差。單位是dB。
· 衰減A，是消聲器所系統(tǒng)中任意兩點(diǎn)之間聲功率級(jí)的降低，單位是dB/m。
消聲器的消聲特性受到消聲器入口和出口的安裝條件(聲阻抗發(fā)生變化)的影響，不同的接連形式會(huì)引起不同的反射和能量損失。因此，消聲性能與使用環(huán)境和條件有關(guān)。在噪聲控制中，最常用的評(píng)價(jià)量是插入損失。傳聲損失最難測(cè)得，但對(duì)分析有用。衰減通常用來描述聲學(xué)系統(tǒng)中聲波延管道的傳播。
以下是某消聲器的消聲性能數(shù)據(jù)表：
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消聲器的安裝
消聲器的安裝應(yīng)注意以下問題：
· 消聲器的接口要牢靠。消聲器往往安裝在設(shè)備或管道上，消聲器與設(shè)備或管道的連接一定要牢靠，重量大的消聲器應(yīng)支撐在專門的承重架上，若管道為支撐架，必須注意支撐的強(qiáng)度和剛度。
· 在消聲器前后加接變徑管。對(duì)于風(fēng)機(jī)消聲器，為減小機(jī)械振動(dòng)對(duì)消聲器的影響，消聲器不應(yīng)與風(fēng)機(jī)接口直接連接，而應(yīng)加設(shè)中間管道。一般情況下，該中間管道長度應(yīng)為風(fēng)機(jī)接口直徑的3-4倍。當(dāng)選用的消聲器的接口尺寸與風(fēng)機(jī)接口不同時(shí)，可以在消聲器前后加接變徑管。消聲器接口尺寸應(yīng)大于風(fēng)機(jī)接口尺寸。
· 應(yīng)防止其它噪聲傳入消聲器的后端。消聲器的機(jī)殼或管道輻射的噪聲可能傳入消聲器后端，致使消聲效果下降，必要時(shí)，可在消聲器外殼或部分管道上做隔聲處理。消聲器法蘭和風(fēng)機(jī)法蘭連接處應(yīng)加彈性墊并注意密封，以免漏聲、漏氣，同時(shí)也能減少剛性連接的振動(dòng)傳聲。在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，消聲器應(yīng)盡量安裝于靠近使用房間的地方。
· 消聲器片間流速應(yīng)適當(dāng)。風(fēng)機(jī)消聲器片間平均流速可認(rèn)為與風(fēng)機(jī)管道流速相等。用于民用建筑，消聲器片間流速通常取3-12m/s;工業(yè)方面，消聲器片間流速通常取12-25m/s，最大不得超過30m/s。流速不同，消聲器護(hù)面結(jié)構(gòu)應(yīng)不同。平均流速小于10m/s時(shí)，多孔吸聲材料的護(hù)面可用防火布或金屬絲網(wǎng)罩起來;平均流速為10-23m/s時(shí)，可選用金屬穿孔板護(hù)面;當(dāng)平均流速為23-45m/s時(shí)，可選用玻璃絲布和金屬穿孔板護(hù)面;當(dāng)平均流速為45-120m/s時(shí)，可采用雙層金屬穿孔板和鋼絲棉護(hù)面，穿孔率應(yīng)大于20%。
消聲器的特性
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阻性消聲器
阻性消聲器具有良好的中高頻消聲性能。按氣流通道幾何形狀不同，可分為直管式、片式、折板式、迷宮式、聲流式、彎頭式、蜂窩式、障板式等。
· 直管式消聲器：是在氣流管道壁上襯一定厚度的吸聲材料，管道可以是圓型、方管或矩型，一般管徑較小，適用于風(fēng)量小的場(chǎng)合。管徑過大，消聲性能顯著下降。
· 片式消聲器：是在大尺寸的管道內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的吸聲片，構(gòu)成多個(gè)扁型并聯(lián)的直管消聲器，可用于風(fēng)量很大的管道 (5000-80000m³/h)，氣流阻力小，中高頻消聲性能優(yōu)良。增大片厚，可增加低頻消聲性能，但會(huì)帶來阻力增大和體積增大的問題。片式消聲器消聲量與長度成正比，實(shí)踐證明，分段設(shè)置片式消聲器比同樣長度的連續(xù)消聲器消聲效果好。
· 折扳消聲器：是將氣流通道改成折扳形狀，由于聲波在消聲器內(nèi)多次彎折，加大了聲波對(duì)吸聲材料的入射角，提高了吸聲效率，消聲效果提高。但氣流阻力明顯加大。
· 迷宮式消聲器：又叫小室式消聲器，消聲器內(nèi)分割成若干回型的小室，低頻消聲性能好，消聲頻帶也較寬。僅有一個(gè)小室的消聲器稱為消聲箱，多個(gè)小室稱為多室消聲器，適用于流量大、流速低，要求消聲量高的場(chǎng)合。
· 聲流式消聲器：是折板式消聲器的一種改進(jìn)，它使用正弦波形、弧形或菱形等彎曲吸聲通道，通道吸聲層的厚度也連續(xù)變化達(dá)到改善消聲性能的目的，消聲性能較高，頻帶寬，氣流阻力小。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作工藝要求高。
· 彎頭式消聲器：是在管道彎頭處襯附吸聲材料。常規(guī)直角消聲彎頭消聲量一般為10dB，因結(jié)構(gòu)簡單，體積小，在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中經(jīng)常用到。直角消聲彎頭容易產(chǎn)生再生噪聲，而且風(fēng)阻較大，有時(shí)采用圓彎頭降低再生噪聲，減少風(fēng)阻，但消聲效果變差。
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抗性消聲器
抗性消聲器適用于消除中低頻噪聲或窄帶噪聲。按其作用原理不同，可分為擴(kuò)張式、共振腔式和干涉式等多種型式。
· 擴(kuò)張式消聲器：也叫膨脹式消聲器，是依據(jù)管道中聲波在截面突變處發(fā)生反射原理消聲的。擴(kuò)張式消聲器在中低頻段有較好的消聲性能，但對(duì)高頻消聲性能變差。
· 共振式消聲器：是由一段開有一定數(shù)量小孔的管道，同管外一個(gè)密閉的空腔連通而構(gòu)成一個(gè)共振系統(tǒng)。在共振頻率附近，聲波沿管道傳播到小孔連接處時(shí)，大部分聲波沿聲源反方向回去，還有一部分聲能由于共振系統(tǒng)的摩擦阻尼作用轉(zhuǎn)成熱能被吸收，形成消聲。共振式消聲器的頻率選擇性比較強(qiáng)，既僅在低頻或中頻的某一較窄的頻率范圍內(nèi)具有較好的消聲效果，而其他頻段作用較差。
· 干涉式消聲器：是使兩個(gè)相位相反的聲波在消聲器中相遇而互相抵消，達(dá)到消聲目的。干涉式消聲器具有很強(qiáng)的頻率選擇性，僅在很窄的頻段內(nèi)有消聲效果。
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阻抗復(fù)合式消聲器
將阻性和抗性等不同削聲原理組合設(shè)計(jì)，即成為阻抗復(fù)合式消聲器。它綜合了阻性消聲器良好的中高頻消聲特性和阻抗性消聲器較好的低頻消聲特性，因此其消聲頻帶寬，是最常用的消聲器類型。
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靜壓箱
靜壓箱是送風(fēng)系統(tǒng)減少動(dòng)壓、增加靜壓、穩(wěn)定氣流和減少氣流振動(dòng)的一種結(jié)構(gòu)，它可使送風(fēng)效果安靜和均勻。
直管消聲器消聲量的計(jì)算
直管式消聲器消聲量主要與通道形式、長度和吸聲材料的性能有關(guān)。消聲量的計(jì)算公式為：
其中，Φ是消聲系數(shù)，即每米消聲量(dB/m);P是消聲器通道截面周長(m);S是消聲器通道截面積(m²)。
消聲管道內(nèi)吸聲系數(shù)越大，消聲系數(shù)Φ越大，消聲量越高。增加長度，或增加通道周長與截面積的比P/S，消聲量越大。同樣周長，圓形截面的周長與截面積的比，要比扁狀的矩形小很多，因此，圓形截面的直管式消聲器消聲性能小。
當(dāng)直管消聲器截面較大時(shí)，如徑尺寸大于30cm的圓管或矩形管，高頻聲波成上束狀，將直接穿過管道，而與管壁的吸聲材料不發(fā)生作用，消聲性能變差，這種高頻性能下降的現(xiàn)象被稱為“高頻失效”。并將高頻消聲量明顯下降的頻率稱為“上限失效頻率”。
綜上所述，我們?cè)谥卫碓肼暻皯?yīng)當(dāng)先了解噪聲本身的性質(zhì)，了解噪聲是怎么在一個(gè)相對(duì)密閉的空間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行的。之后我們?cè)賹?duì)癥下藥，選擇合適的風(fēng)機(jī)消聲器，這樣就可以既輕松又高效地完成降低噪聲的任務(wù)，使生產(chǎn)環(huán)境更為友好。
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