Расчет глушителей шума

При выхлопе газов и всасывании воздуха генерируется интенсивный шум. Такой шум создается при работе компрессоров, вентиляционных систем, двига­телей внутреннего сгорания, вакуумнасосов доильных аппаратов, пневмоинст-румента и др. Эти шумы возникают из-за пульсации давления вихреобразова-ния.

Уменьшение струйного шума осуществляется с помощью различного рода глушителей. По принципу действия глушители делятся на глушители активного (поглощающего) типа - абсорбционные глушители и реактивного (отражающе­го) типа - рефлексные глушители.

В зависимости от звукопоглощающих элементов активные глушители под­разделяют на следующие типы: камерные, экранные, пластинчатые, сотовые.

В глушителях реактивного типа шум снижается за счет энергии звуковых волн в системе расширительных и резонансных камер, соединенных между со­бой с помощью труб, щелей и отверстий.

Глушители, в которых происходит и поглощение, и отражение шума, на­зывают комбинированными.

Активные глушители основаны на принципе поглощения шума слоями звукопоглощающего материала, расположенного вдоль обечайки. Затухание звука происходит за счет трения. Активные глушители могут быть квадратного или круглого сечения (трубчатые). Внутренняя труба должна быть равна попе­речному сечению основного воздуховода и быть воздухопроницаемой (из ме­таллической сетки, перфорированного листового металла). Звукопоглощающий слой может быть 50,100 и 200 мм.

Снижение шума активными глушителями (дБ) рассчитается по формуле А.И Белова [17]:

- для глушителя круглого сечения (трубчатого):

AL = 4,4

d

(6.39)

- для глушителя квадратного сечения:

S

(6.40)

где / длина облицованного звукопоглощающим материалом канала глу­шителя, м;

d - диаметр канала глушителя, м;

ср(а) — звукопоглощение облицовки, зависящее от коэффициента звуко­поглощения а использованного абсорбента (табл. 6.12);

77 периметр поперечного сечения канала, м;

S площадь поперечного сечения канала, м2.

Таблица 6.12 - Значения ср (а) в функции а

Пример 6. 7. Определить снижение высокочастотного шума глушителем квадратного сечения с площадью поперечного сечения 0,10x0,10 10м², акусти­чески обработанного стекловатой. Длина глушителя 1м.

Решение. Определим по табл. 6 6 коэффициент звукопоглощения для стекловаты на частоте 8000 Гц а = 0,32. Из табл. 6.12 определим ср(а) = 0,36. Рассчитаем по формуле (6.40) величину снижения шума глушителем

_м= <р(а)-П.1_{= ц}0,Зб-0,4-1
S 0,01

Вывод. Глушитель длиной 1м, акустически обработанный стекловатой; обеспечит снижение высокочастотного шума на 16 дБ.

Для большего снижения шума глушители целесообразно разделять на со­ты. На практике часто применяют сотовые или пластинчатые глушители.

Частоты, на которых наблюдается эффективное звукопоглощение, опреде­ляют по формулам:

- для круглого глушителя

f<0,586C/d,

(6.41)

- для квадратного глушителя

f<0,5C/a, (6.42)

где С скорость звука в газе (С = 344 м/с); d — диаметр глушителя, м; а - поперечный размер глушителя, м.

Полезное сечение глушителя определяется по формуле

S_e= Q/v (6.43)

где Q - расход воздуха, проходящего через глушитель, м³/с;

v — скорость воздуха в глушителе, м/с (v = 8....10 м/с); Длина глушителя определяется из выражения.

L_s = AL_m/AL, (6.44)

где AL_mp — требуемое снижение шума в помещении, дБ;

AL снижение шума в глушителе, длиной 1м, дБ (табл. 6.13)

Таблица 6.13 — Снижение уровня шума глушителями

Длина глушителя принимается по наибольшему из всех значений, полу­ченных в результате расчета для восьми октавных полос (63,5... 8000 Гц).

Камерные глушители применяют для снижения шума на низких частотах. Они представляют собой ряд последовательно расположенных камер, соеди­ненных отверстиями. Сечение отверстий равно площадь поперечного сечения воздуховода [17].

Стенки камер по периметру облицовывают звукопоглощающим материа­лом. Для увеличения поглощения в камерах устанавливают экраны или перего­родки. Экранные глушители устанавливают на выходе газового потока в ком­прессорных установках, вентиляционных системах, системах кондиционирова­ния воздуха и т.п. [33].

Для повышения звукопоглощающей способности экранный глушитель со стороны, обращенной к трубопроводу, облицовывают звукопоглощающим ма­териалом. На низких частотах экран не оказывает действия на излучаемый шум, а на высоких частотах эффективность его установки достигает 10...25 дБ.

Большое значение имеет расстояние экрана до канала и диаметр экрана. Чем ближе он расположен и чем больше его диаметр, тем эффективнее его ус­тановка. Диаметр экрана принимается в 2 раза больше, чем диаметр какала.

Рефлексные или реактивные глушители обеспечивают значительное сни­жение шума(до 20...30 дБ). Их применяют для снижения шума в узких частот­ных полосах (шум центробежных вентиляторов, компрессоров).

Для увеличения эффективности работы глушителей в горлах отдельных полостей резонатора устанавливают ткань для повышения активного сопротив­ления, а стенки облицовывают звукопоглощающими материалами.

Резонансную частоту для одиночного резонатора, обеспечивающую мак­симальное поглощение звуковой энергии, можно рассчитать по формуле (Гц)

(6.45)

где С - скорость звука в газе, м/с;

V- объем резонансной камеры, м;

_г - проводимость горла отверстия, соединяющего газопровод с резо-наторной камерой; К_г = S/(l0+ 0,8d)

где S - площадь сечения горла резонатора, м;

l_о - длина горла резонатора, м; d - диаметр горла резонатора; м.

муле

Снижение шума,(дБ) в одиночном резонаторе можно рассчитать по фор-

AL = 10lg

1 +

2F f f0

(6.46)

V

F0 f

J

где F - площадь поперечного сечения газопровода, м2;

f - возбуждающая частота, Гц.

Объем глушителей шума на выпуске для четырехтактных двигателей оп­ределяется по формуле

^v-^=K'^r'fi ⁽⁶-⁴⁷⁾

где V_m - объем глушителя, м;

к - коэффициент, учитывающий требуемую степень снижения шума в за-висимости от'у'ровниэксплуатации (к = 5-10...5-10); S - ход поршня, м;

N - частота вращения коленчатого вала, с i - число рабочих цилиндров двигателя. Длина глушителя определяется по формуле

Н

(6.48)

где l - длина глушителя, м;

D_н — наружный диаметр глушителя, м (принимается конструктивно).

Пример 6.8. Рассчитать резонансный глушитель шума с объемом резо­нансной камеры 0,33 м3. Площадь сечения горла резонатора 0,79 м2, сечения трубопровода вентиляционной системы - 0,04 м², длина горла резонатора 0,1 м, диаметр горла 0,2.

Решение. Рассчитаем по формуле (6.45) резонансную частоту для одиноч­ного резонатора, Обеспечивающую максимальное поглощение звуковой энер­гии (Гц), предварительно определив проводимость горла отверстия, соединяю­щего газопровод с резонаторной камерой

_z = S/(10 + 0,8d) = 0,79/(0,1+ 0,80 0,2) = 3,03

Определим снижение шума (дБ) в одиночном резонаторе по формуле (6.46)

AllOlg

1 +

V

2F

F f0

F0 f

J

= 10lg

1 +

= 23дБ

Вывод. Резонансный глушитель на средних частотах обеспечивает сниже­ние шума на 23 дБ, что эффективнее трубчатых и пластинчатых глушителей (см. табл. 6.13).

Задачи

1 Уровень звукового давления в отделении обкатки двигателей равен 110
дБ. Определите фактическую величину среднего звукового давления.

2 В отделении обкатки двигателей одновременно обкатку проходят четыре
двигателя с уровнями шума 105,103, 100 и 97 дБ. Определите суммарный уро­
вень шума в отделении.

3 Определить эффективность применения акустической обработки поме­
щения для час-юг звука 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Размеры поме­
щения 10х50х5м³. Расчетная точка удаления от ближайшего шумного оборудо­
вания г=2,5м. Для акустической обработки стен применены плиты АГШ-Б-500.

4 Определить изоляцию воздушного шума перегородкой промышленного
здания, выполненной из асбоцементных листов толщиной h = 8 мм и объемной
плотностью/) = 2100кг/м3.

5 Рассчитать звукоизолирующую способность ограждения перекрытием из
бетона 100 мм и объемной плотностью р = 2500 кг/м3.

6 Рассчитать звукоизолирующий кожух для привода виброплощадки. Ко­
жух состоит из стального каркаса (толщина листа 1,5 мм) и ребер жесткости из
угловой стали 25x25. Изнутри кожух облицован звукопоглощающим материа­
лом толщиной 30 мм (маты из сверхтонкого стекловолокна).

7 Определить суммарный уровень шума от 10 двигателей, если уровень
звукового давления в октавных полосах частот равен: на частоте 63,5 Гц - 83
дБ, на частоте 125 Гц - 85 дБ, на частоте 250 Гц - 87 дБ, на частоте 500 Гц - 9!
дБ, на частоте 1000 Гц - 86 дБ, на частоте 2000 Гц - 82 дБ, на частоте 4000 Гц -

78 дБ, на частоте 8000 Гц - 73 дБ.

8 Рассчитать снижение шума на средних частотах трубчатым глушителем.
Полезное сечение 300х300 мм с набивкой из стекловолокна марки ЦФД (р = 30
кг/м) толщиной 100мм.

9 Рассчитать снижение шума на высоких частотах пластинчатым глушите­
лем. Толщина, пластины глушителя 200 мм, высота пластин 1 м, расстояние
между пластинами 200 мм.