管道阻抗消声器的设计

上海玉音声学工程有限公司管道阻抗消声器的设计一、项目概况管道噪声，是工业生产中常遇到的一种噪声源。火电厂的锅炉排气，炼铁厂制氧排空气体，以及风机进、出气口等产生的噪声十分强烈，不仅危害职工身体健康，而且严重污染周围环境。因此，治理管道噪声是一项非常重要的劳动卫生工作。气体一般通过管线上的排气口排入空中。排气时由于高速气流与周围空气发生急剧混合，使大气扰动，辐射强的噪声。在排气口附近1m处噪声可达100～150dB，噪声影响十分严重。在排气口上安装适当的消声器是治理管道噪声常用的方法。阻抗复合式消声是把阻性与抗性两种消声原理，结合具体的噪声源特点和现场情况，通过不同的方式恰当地进行组合，就可设计出不同结构形式的复合消声器来。如图1为阻抗复合式消声器简图。图1阻抗复合式消声器L1节消声器内衬玻璃棉插入段分别为1/4L1，L2节消声器内衬玻璃面插入段左为1/L2右为1/4L2由于阻抗复合式消声器在低、中、高、宽频带都有较好的消声效果。因此，在宽频带噪声治理得到广泛应用。上海玉音声学工程有限公司二、项目分析某厂LGA40/3500风机、风量Q=65000m³/H、风压P=600mmH2O、转数n=880r/min、Φ=90mm在距排气口1m处测得风机噪声分布图如下:图2风机噪声分布图由图2可以看出从低频63HZ到高频8kHz噪声全部超标。在500Hz处噪声值最大。在噪声设计时，以500Hz为消声抗性部分的最大消声频率。中华人民共和国《工业企业噪声卫生标准》规定工作地点场所噪声标准为85dB(A)。因此阻抗复合式消声器在中、低频带的消声量应大于:104-85=19dB，在高频带消声量应大于:96-85=11dB。这个消声器的抗性消声部分可采用由两节不同扩张室串联组成，主要用于消除风机低、中频噪声。三、设计方案3.1第一节扩张室消声器的设计(1)由频率图分析得知扩张室最大消声频率为500Hz。由公式:L=C/(4fmax)C—声速340m/s；L—消声器长度=扩张室长度；fmax—最大消声频率500上海玉音声学工程有限公司Hz。可得第一节扩张室的长度:L1=340/(4×500)=0.17m(2)根据扩张室消声器最大消声量19dB(A)，参照图3选取扩张比m为20。图3扩张室消声器的消声量3)计算扩张室截面直径d2:Φ=d1=d2=900mm，由面积公式:S1=πd12/4S1=πd22/4S2。S1道管截面积，d1管道直径，S2扩张室截面积，d2扩张室直径。扩张比m=S2/S1=d22/d12d22=m1/2×d12=201/2×90≈402mm3.2第二节扩张室的设计(1)第二节扩张室的设计采用与前面相同的扩张比m=20主要消除63dB附近的低频噪声。根据公式L=c/(4fmax)计算得L2=340/(4×63)=1.35m(2)为了克服扩张室对某些频率不消声的缺点，每个扩张室内从两端分别插上海玉音声学工程有限公司入等于他们各自长度的1/2、1/4的插入管。为了减少对气流阻力，改善空气动力性能，用穿孔率30%的穿孔管将各插入管之间断开部分连接起来。第一、二节扩张室扩张比m相同其最大消声量相同，由公式ΔLmax=lg[1+1/4(m−1/m)2]=20.02dBΔLmax为最大消声量。两节消声器串联预计在低、中频范围内应有20dB以上的消声值。3.3消声器的阻性部分设计消声器的阻性部分设计在扩张室的插入管上，这样既不增加整个消声器的长度，又不影响扩张室的插入管作用，在两节扩张室的四段插入管上，全部衬贴上超细玻璃棉吸声层，总长如图1:L3=(1/4+1/4)L1+(1/2+1/4)L2=1097mm，衬贴方法是在插入管上开φ6mm孔，孔心距为11mm正方形均布，然后贴上一层玻璃布，最后填充50mm厚玻璃棉作吸声层，对吸声材料护面是为了防止被气流吹走。消声量计算采用玻璃棉系数φ(20)为0.55公式:ΔL=φ(20)·P/SL3P—气流通道断面周长;S—气流通道横截面积;L3—玻璃棉吸声层长度;ΔL=0.55×[πd/(πd2/4)]×1.097=26.81dB直管式消声器对高频噪声有较好的消声效果，但就一定截面的消声器来说，当频率高至某一限度后，其消声性能也会显著下降，消声器显著下降的频率，称高频失效频率。可由公式:上海玉音声学工程有限公司fm=1.85c/D式中fm=高频失效频率c=声速D=直径求得fm=1.85×340/0.09≈7000Hz由于在7000Hz以上频率的噪声超标较少且在高频范围内有20dB以上的消声值，已能很好地满足降噪需要。四、项目总结（1）阻抗复合式消声以噪声器频谱为依据，可针对超标频率有针对性地进行设计，从而达到显著的消声效果。（2）在消声设计工作中应根据实际情况，如噪声源含油、含水、含尘以及气压大、风速高等特点采取相应的措施。