Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Зниження шуму за допомогою глушників

Підвищений шум у навколишньому середовищі часто створюється під час роботи вентиляторних, компресорних, газотурбінних установок, стендів для випробовування різних двигунів внутрішнього згоряння, тех-

Таблиця 7.11. Величина поправки Dδ

Таблиця 7.12. Зниження рівня звуку за допомогою екрана залежно від джерел шуму всередині груп житлових будинків і трансформаторів

Таблиця 7.13. Залежність акустичної ефективності від Ке

нологічного обладнання аеродинамічного походження. Рівень цього шуму знижується за допомогою глушників, встановлених у каналах, трубопроводах, повітропроводах.

Залежно від принципу дії глушники поділяють на абсорбційні, реактивні (рефлексні) та комбіновані. Шум в абсорбційних глушниках знижується поглинанням звукової енергії у звукопоглинальних матеріалах глушників, а в реактивних глушниках — у результаті відбиття звуку зворотно до джерела. Комбіновані глушники володіють властивістю як поглинати, так і відбивати звук.

Вибір типу глушника залежить від спектра джерела шуму, потрібного рівня зниження шуму, конструкції заглушуваної установки, допустимого аеродинамічного опору.

Схеми конструкцій глушників абсорбційного типу наведені на рис. 7.23.

Ці глушники широко застосовуються в аеродинамічних установках, оскільки вони забезпечують необхідне зниження шуму в широкому діапазоні при невеликому аеродинамічному опорі. Найпростішим з них є трубчасті глушники (рис. 7.23, а, б), в яких канали 1 круглого, квадратного або прямокутного перерізів, виготовлені з перфорованого листового матеріалу з коефіцієнтом перфорації не менше 0,2, личковані шаром 2 звукопоглинального матеріалу типу супертонкого скляного або базальтового волокна (с = 25 кг/м8) плит мінеральної вати (с = 100 кг/м3). Для запобігання видуванню звукоізолювальний матеріал захищають шаром склотканини типу Ез-100. Трубчасті глушники застосовують у каналах з поперечними розмірами до 500—600 мм. Довжину трубчастих глушників приймають 1—2 м для забезпечення потрібного зниження шуму.

Потрібне зниження шуму трубчастим глушником визначають за формулою [1]

де ЬГЬ2 — відповідно рівні шуму всередині каналу глушника і за його межами, дБА; Я - периметр поперечного перерізу каналу, м; Т(а) функція, що визначається залежно від коефіцієнта звукопоглинання а (табл. 7.14).

Рис. 7.23. Схеми глушників абсорбційного типу: а, б - трубчасті; в - пластинчасті; г - глушник з перфорованим металевим циліндром, заповненим керамзитовим кришивом; д - глушник з перфорованим металевим циліндром, заповненим керамзитовим гравієм: 1 канал, г личкувальний шар; З - звукопоглинальні пластини; 4,6- циліндри перфоровані; 5 — шахта; 7 — залізобетонний корпус

Таблиця 7.14. Значення функції f(а) залежно від коефіцієнта звукопоглинання

Із формули (7.61) видно, що зниження шуму абсорбційним глушником прямо пропорційне його довжині І, коефіцієнту звукопоглинання а, периметру П личкувальної частини поперечного перерізу 5. Для значного зниження шуму (на 15—20 дБА) довжина трубчастих глушників повинна бути досить великою, що звужує сферу їх застосування.

Для скорочення габаритів глушників і збільшення затухання шуму на одиницю довжини широкого каналу застосовують пластинчасті глушники (рис. 7.23, а) з паралельно встановлених звукопоглинальних пластин 3. Пластини виготовляють у вигляді щитів із зовнішніми перфорованими стінками, всередині яких знаходиться шар м'якого звукопоглинального матеріалу із захисною оболонкою зі склотканини або у вигляді пластин-перегородок, виконаних із твердих звукопоглинальних матеріалів.

Зниження шуму за допомогою пластинчастих глушників залежить від товщини пластин і відстані між ними — чим нижча частота заглушуваного шуму, тим товстішою повинна бути пластина. Тому для зниження високочастотного шуму застосовують пластини товщиною 50—100 мм, а для середньо- і низькочастотного шуму — товщиною 200—600 мм.

Глушники шуму з циліндричними звукопоглиначами бувають двох типів. В одному типі глушників (рис. 7.23, г) звукопоглинальним елементами є циліндри 4 діаметром 0,2 м і довжиною 1 м із перфорованого металу або сітки, заповненого керамзитовим кришивом. Циліндри встановлюють рівномірно по перерізу шахти 5 у декілька рядів по висоті. Такі глушники найчастіше застосовують для зниження шуму вихлопу в боксах випробовувань турбореактивних двигунів.

У глушниках другого типу (рис. 7.23, д) звукопоглинальним елементом слугує один великий перфорований циліндр 6 діаметром 1,5—2 м і висотою 6—8 м, заповнений керамзитовим гравієм і встановлений у забетонованому корпусі 7. Такі глушники застосовують в основному для зниження шуму невеликих аеродинамічних труб, забезпечивши зниження шуму 25—30 дБА в широкому діапазоні частот.

В останні роки були розроблені циліндричні глушники для систем вентиляції та кондиціювання повітря. Глушник (рис. 7.24, а) складається із корпуса, виготовленого із тонковолокнистої перфорованої сталі і торцьовок звуконепроникних кришок. Внутрішній об'єм глушника заповнений волокнистим звукопоглинальним матеріалом, що захищений від видування акустично прозорою склотканиною. Глушники потрібної довжини можуть складатися з однієї або декількох секцій довжиною 1 м. Діаметр Х)м глушників становить 140—560 мм. Зниження шуму глушниками (рис. 7.24, б) залежить від їхнього діаметра та співвідношення діаметра повітроходу Ип та глушника І>гА.

Рис. 7.24. Схеми циліндричних глушників для систем вентиляції та кондиціювання: а — загальний вигляд; б — спектрограма зниження шуму глушниками з діаметрами 140 мм (1), 250 мм (2) і 560 мм (3)

Необхідну площу вільного перерізу абсорбційного глушника визначають із співвідношення

де <} — об'ємна витрата повітря або газоповітряної суміші, м3/с; идоп — їхня допустима швидкість у глушнику, м/с

Зниження шуму ДЬгл при застосуванні глушника повинне становити не менше АЬпо у всіх частотних діапазонах смуг.

Величину зниження шуму глушниками з каналами круглого перерізу визначають за формулою

де D — діаметр каналу, м (решта позначень параметрів наведені у

формулі (7.48)).

Глушники реактивного типу застосовують в основному для зниження шуму з різко вираженими дискретними складовими, властивими для двигунів внутрішнього згоряння. їх встановлюють у трубопроводах порівняно невеликих розмірів, коли довжина звукової хвилі заглушуваного шуму значно більша від поперечних розмірів трубопроводу. Найбільш поширені конструкції реактивних глушників зображені на рис. 7.25. Камерний глушник (рис. 7.25, а) є пристроєм з різко розширеною дільницею трубопроводу. Величину заглушування в однокамерному глушнику визначають за графіком (рис. 7.25,6) при відношенні m = Fl/F2 (F2 — площа поперечного перерізу камери, JFj — площа трубопроводу) і kL (k — 2 л/Ус — хвильове число, м-1; fie — частота і швидкість звуку, klk — довжина камери глушника).

Резонансні глушники — це розгалужені (рис. 7.25, в) і концентричні (рис. 7.25, г) об'єми з жорсткими стінками, що сполучаються з трубопроводом через отвори.

Зниження шуму однокамерним резонатором (рис. 7.25, г) може визначатись залежно від параметра 4kV / 2F , де F — площа трубопроводу, м2. Для розширення частотного діапазону заглушення виготовляють багатокамерні резонатори, причому розраховують власну резонансну частоту кожної камери.

Для систем скидання стиснутого повітря застосовують глушники (рис. 7.26), в яких звук з потоком повітря проходить через шар пористого матеріалу. Так, у компресорних установках використовують гравій або щебінь (рис. 7.26, а), у системах скидання невеликих обсягів повітря — проникні матеріали типу металокераміки, металевих сіток, пінопласту (рис. 7.26, б), а також перфоровані металеві листи у вигляді насадок у поєднанні з елементами абсорбційних глушників. Зниження шуму в пористих матеріалах при проходженні через них повітряного потоку відбувається насамперед завдяки витратам звукової енергії на тертя (у порах, вузьких каналах та ін.) та відбиття звуку від шару матеріалу зворотно до джерела. Слід зазначити, що такі глушники мають достатньо високий аеродинамічний тиск, тому їх застосовують лише в установках, де протитиск глушника не призводить до неприпустимого збільшення часу скидання стиснутого повітря.

Рис. 7.25. Схеми глушників реактивного типу: а — камерний глушник; б — графіки для розрахунку заглушення камерними глушниками при іуР2, що дорівнює: 4 (і), 9 (2), 16 (3), 25 (4), 49 (5) і 100 (6); в — резонатор з боковим розташуванням; г — концентричні резонатори; д — графіки розрахунку заглушення одиночними резонаторами при 7а7/2Р, що дорівнює 0,1(1); 1(2); 10(3); 100 (4) і 1000 (5)