Глушители шума

Снижение шума аэродинамического происхождения достигается установкой глушителей в каналах и воздуховодах на пути распространения шума от его источника до места всасывания или выброса воздуха и газов.

Уравнение баланса звуковой энергии (мощности) в глушителе (рис. 13.20) имеет вид

Усоепненные хаоактеоистики эсЬсЬективности акустических экоанов

Рис. 13.19. Усоепненные хаоактеоистики эсЬсЬективности акустических экоанов

где

Лтад> Лцюиг Рпогл’ ^изл и Рген ~ соответственно звуковая энергия падающих, прошедших и отраженных волн, энергия, поглощенная в глушителе, излучаемая в окружающее пространство и генерируемая в нем в единицу времени.

В хорошо спроектированном глушителе энергией Рген в уравнении баланса можно пренебречь.

Передача звука через глушитель происходит по газу, находящемуся в полости глушителя, и по элементам конструкции глушителя. Энергия, передаваемая по конструкции, т.е. косвенным путем, обычно невелика вследствие большой разницы акустических сопротивлений воздуха и материала корпуса. Если она оказывается соизмеримой с энергией, передаваемой прямым путем, то принимают меры, уменьшающие передачу вибрации по конструкции.

Часть энергии падающих волн излучается в окружающее пространство вибрирующими стенками глушителя. Для уменьшения этого вторичного излучения увеличивают звукоизоляцию корпусом или вибропоглощение наиболее сильно колеблющихся панелей корпуса.

Глушители подразделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Выбор типа глушителя зависит от конструкции заглушаемой установки, спектра и требуемого снижения шума.

Распределение потоков звуковой энергии в глушителе

Рис. 13.20. Распределение потоков звуковой энергии в глушителе:

1 - приемная труба глушителя: 2 - выпускная труба; 3 - глушитель шума

Эффективность работы глушителя характеризуют эффектом установки глушителя по звуковому давлению (звуковой мощности) в точке контроля шума

где Lx, Ь2 - уровни звукового давления в точке контроля шума до и после установки глушителя; Lpl, Ьп — уровни звуковой мощности за глушителем до и после его установки.

Для оценки эффективности конструкции глушителя используется понятие трансмиссионные потери

где РПЯд, Рпрош — соответственно звуковая мощность набегающих и прошедших волн.

В глушителях абсорбционного типа звуковая энергия превращается в тепло в звукопоглощающем материале, который размещают во внутренних полостях глушителя, в воздуховодах и вблизи от их выходов в атмосферу. Поток газов в таких глушителях обычно направляется вдоль поверхности поглотителя. Гидравлическое сопротивление их в большинстве случаев невелико. Эффективная работа поглощающих конструкций обеспечивается при толщине слоев поглотителя, размещенных на них, порядка четверти длины волны заглушаемого звука. Глушители абсорбционного типа целесообразнее применять для уменьшения передачи шума на частотах, для которых:

где X — длина звуковой волны в воздухе; Ьх — характерный поперечный размер воздуховода bx = J~F; F— площадь сечения воздуховода.

Наиболее простым глушителем абсорбционного типа является облицовка канала звукопоглощающим материалом, так называемый трубчатый глушитель. Кроме трубчатых глушители абсорбционного типа могут быть пластинчатые, цилиндрические, облицованные изнутри звукопоглощающим материалом (рис. 13.21).

Глушители абсорбционного типа

Рис. 13.21. Глушители абсорбционного типа: а - трубчатый: б - пластинчатый: в - сотовый; г - звукопоглощающая облицовка поворота: Д - глушитель с цилиндрическими элементами: 1 - трубопровод:

  • 2 - корпус глушителя; 3 - перфорированная стенка; 4 - стеклоткань;
  • 5 - звукопоглощающий материал

Конструкции глушителей подбирают в зависимости от поперечных размеров воздуховода, допустимой скорости воздушного потока, требуемого снижения уровня звукового давления и места установки глушителя.

Трубчатые глушители круглого и квадратного поперечного сечений применяют для уменьшения шума в каналах сравнительно небольшой площади и содержат внутреннюю перфорированную трубу и герметичный кожух, между которыми размещается звукопоглощающий материал.

В качестве поглотителя в глушителях используют материалы из штапельного капронового волокна, супертонкого и базальтового волокна и пенопластов с открытыми порами.

Для уменьшения передачи шума в каналах большого сечения используют пластинчатые глушители. Пластины состоят обычно из каркаса, к которому с боков крепятся перфорированные листы, с коэффициентом перфорации не менее 0,2. Между листами закладывается слой звукопоглощающего материала.

Необходимое свободное сечение глушителя находят из соотношения:

2

где Q — расход воздуха через глушитель, м /с; гдоп — допустимая скорость воздуха в глушителе, м/с.

Длина глушителя определяется из условий получения требуемого снижения уровня звукового давления и может быть определена по формуле:

где А1тр — требуемое заглушение, дБ; AЬгч — заглушение на 1 м длины глушителя (берется из справочников), дБ.

В экранных глушителях изменение направления звукового потока достигается установкой у открытого конца воздуховодов облицованных экранов (рис. 13.22).

Экранные глушители

Рис. 13.22. Экранные глушители:

а - схемы глушителей; б - график для определения снижения шума глушителем; 7 - металлический лист; 2 - звукопоглощающий материал

На низких частотах (0,5/. > Ьх) звуковые волны огибают экран, и он практически не влияет на излучение. На высоких частотах излучение из воздуховода носит направленный характер, оно поглощается и частично отражается при взаимодействии с облицованным экраном. Эффективность его установки может составлять 10...25 дБ.

Большое значение имеют расстояние экрана до канала и диаметр экрана. Чем ближе расположен экран и чем больше его диаметр, тем эффективнее его установка. В то же время при слишком близком расположении экрана резко увеличивается гидравлическое сопротивление. Поэтому при установке экранов приходится находить оптимальное решение.

Диаметр экрана обычно выполняют равным двум диаметрам канала А, = 2d; толщину облицовки t~0,5d; расстояние от поверхности экрана до среза воздуховодов принимают равное b ~ 0,5d.

Реактивные глушители используются обычно для уменьшения передачи шума на низких частотах с 0,5Л, > Ьх. Существенным достоинством реактивных глушителей является отсутствие звукопоглощающего материала. Так как при использовании глушителей в системах с запыленными и химически активными потоками применение звукопоглощающих материалов осложнено его запылением, замасливанием и коксованием продуктов сгорания.

Реактивные глушители шума (рис. 13.23) выполняются обычно в виде системы расширительных и резонансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб, щелей и отверстий. Иногда внутреннюю поверхность стенок облицовывают звукопоглощающим материалом. При этом в низкочастотной области камеры работают как отражатели, а в высокочастотной — как поглотители звука. Поэтому часто трудно провести четкую грань

Реактивные глушители

Рис. 13.23. Реактивные глушители: а - камерный: б - резонансный: в - четвертьволновой: г - глушитель шума выпуска мотоциклетного двигателя между глушителями реактивного и активного типов, тем более что отражение само по себе еще не решает проблем уменьшения потока звуковой энергии в воздуховодах. Для его уменьшения звуковая энергия должна быть поглощена в глушителе, в трубах, в источнике или в специально предназначенных для этой цели рассеивателях при многократных отражениях волн от реактивных отражателей. Глушители реактивного типа обеспечивают снижение шума до 20...30 дБ.

Комбинированные глушители используют для уменьшения передачи шума одновременно на низких и высоких частотах.

 
Посмотреть оригинал