Изследване на шумозаглушителя
Изследване на шумозаглушители - раздел Социология, Шум на работни места, в помещения на жилищни, обществени сгради и в ж.к.& Указания за лабораторна работа.
към лабораторна работа
Целта на работата е да се запознаят с видовете шумозаглушители, принципите на действие и методите за оценка на тяхната ефективност.
Аеродинамичният шум възниква, когато сгъстени газове, пара или въздух се отделят в атмосферата и е основният компонент в шума на вентилатори, вентилатори, компресори, газови турбини, двигатели с вътрешно горене. Едно от основните средства за намаляване на аеродинамичния шум е инсталирането на шумозаглушители, изборът на които зависи от специфичните условия на работа на всяка инсталация, нейния шумов спектър и необходимата стойност на затихване.
Според принципа на действие шумозаглушителите обикновено се разделят на дисипативни (абсорбционни) и реактивни. При дисипативните шумозаглушители намаляването на шума се постига поради загуби на акустична енергия поради триене в звукопоглъщащи материали (влакнести или порести абсорбери, мрежи, перфорирани листове и др.), разположени на пътя на разпространение на звука.
Реактивните шумозаглушители намаляват шума, като отразяват част от звуковата енергия обратно към източника. Звуковите вълни, влизащи в кухината на реактивния шумозаглушител, възбуждат собствените си трептения в него, следователно в някои честотни области звукът се отслабва, в други се усилва.
Наред с това се използват и комбинирани шумозаглушители, съдържащи както реактивни, така и дисипативни елементи. Строго погледнато, всеки заглушител е комбиниран, тъй като дисипативните елементи на заглушителите частично отразяват вълните, а в реактивните енергията на трептенията след повторно отражение се превръща в топлина.
При проектирането на заглушители е желателнопостигане на три основни цели:
- високо затихване (акустична ефективност)DL(dB) в широк честотен диапазон;
- малки загуби на налягане (хидравлично съпротивление)DP(Pa) при преминаване на газовете през аеродинамичния тракт, оборудван със шумозаглушител;
- конструктивна и, следователно, технологична простота.
На практика обикновено се спазва следното правило за проектиране на ауспуха - "от трите основни цели могат да бъдат постигнати само две".
Конструктивно прост ауспух с висока акустична ефективност обикновено има високо хидравлично съпротивление. Заглушителят трябва да осигурява минимално съпротивление на постоянните и максимално променливите компоненти на пулсиращия газов поток.
Дисипативните шумозаглушители работят ефективно в широк честотен диапазон, когато коефициентът на звукопоглъщане на използвания материал е близък до единица (a=0,8-1,0). Препоръчително е да се използват за намаляване на шума, характеризиращ се с непрекъснат (непрекъснат) спектър или дискретен спектър с голям брой хармонични компоненти. В същото време, в канали с висок дебит, висока температура или агресивна среда, използването на такива шумозаглушители поставя специални изисквания към звукопоглъщащите материали, съдържащи се в тях.
Най-често срещаните дисипативни шумозаглушители включват аеродинамичен път, облицован със звукопоглъщащ материал, така нареченият тръбен шумозаглушител (фиг. 1а). Влакнест или порест звукопоглъщащ материал запълва кухината между външната обвивка на ауспуха и вътрешния перфориран канал. Коефициентът на перфорация, определен като съотношението на общата площ на отворите към площта на страничната повърхност на перфорирания канал, трябва да бъде по-голям от 0,2, за да може звуковите вълни,разпространяващи се по протежение на тракта, свободно проникнали в кухината със звукопоглъщащ материал и били загасени в нея.
Колкото по-дебел е слоят звукопоглъщащ материалhв дисипативния шумозаглушител, толкова по-ефективно се намалява шумът при ниски честоти. С увеличаване на дължината на шумозаглушителяlнеговата ефективност се увеличава в целия работен честотен диапазон. Като цяло, затихването в тръбен дисипативен шумозаглушител може да бъде приблизително оценено по формулата:
къдетоPе периметърът на тръбната секция;S– площ на напречното сечение на тръбата; a - коефициент на звукопоглъщане на облицовката.
За да се увеличи затихването, се използват пластинчати шумозаглушители, при които аеродинамичният път е разделен от надлъжни прегради, облицовани със звукопоглъщащ материал (фиг. 1б). Тишината в ламеларен шумозаглушител с дължинаl, при условие че разстоянието между преградитеaе много по-малко от тяхната ширина, се оценява по следната формула
където a ' е коефициент, характеризиращ поглъщането на звука от преградите.
Реактивните шумозаглушители, които по същество са акустични филтри, се характеризират с редуване на лентите на затихване и предаване на звука и следователно се използват за намаляване на шума с ясно изразени дискретни компоненти на спектъра. Реактивните шумозаглушители са разделени на камерни и резонансни.
Камерните шумозаглушители се състоят от една или повече камери, които са кухини под формата на разширение на тръбопровода по напречното му сечение (фиг. 2а). В камерния шумозаглушител звуковите вълни се отразяват от противоположната стена и, връщайки се в началото в противофаза по отношение на директната вълна, намаляват нейния интензитет.
Ориз. 2. Реактивни шумопотискатели:
а - камера; b, c – резонансни; g - комбиниран
Стойността на затихване в еднокамерен шумозаглушител се определя по формулата
къдетоm=Sк/Sе отношението на площта на напречното сечение на камерата към площта на входната тръба (степен на разширение);l– дължина на разширителната камера, m;k=2pf/c– вълново число;s- скорост на звука в средата (при нормални условия във въздухаs=344 m/s).
От (3) следва, че максималната стойност на затихване възниква, когатоkl=(2n+1)p/2, където n=1,2,3. Това съответства на честотите
В този случай формула (3) е опростена и заm>8 с грешка по-малка от 0,1 dB може да бъде представена като
Тази формула може да се използва за оценка на ефективността на камерните шумозаглушители в зависимост от степента на разширение на камерата.
Резонансните шумозаглушители се предлагат в два вида: резонатори на Хелмхолц и резонатори с четвърт вълна.
Резонаторът на Хелмхолц еVкухина, свързана с тръбопровода чрез отвори, наречени резонаторно гърло (фиг. 2b). Кухината и дупките в такъв резонатор образуват система, която осигурява почти пълно отражение на звуковата енергия обратно към източника при честоти, близки до неговата собствена (резонансна) честота. Собствената честота на резонатора на Хелмхолц се дава от
къдетоnе броят на отворите;S –площ на един отвор;L –ефективна дължина на гърлото на резонатора,L=t+pd/4;t, d– дълбочината на отворите (дебелината на стената на тръбопровода) и съответно техния диаметър.
В резонатор с четвърт вълна (фиг. 2c) звукова вълна с резонансна честота изминава път до края на тръбата и обратно, кратно на половината от дължината на вълната, и след това среща следващата пътуваща вълна, като е в противофаза с нея. Образува се възел на стояща вълна, презкоето, както е известно, енергията при дадена честота не се разпространява, т.е. шумът при тази честота ще бъде заглушен.
Зависимостта на акустичната ефективностDLна четвърт вълнов резонатор от дължината на звуковата вълна l, определена от съотношението l=c/f, представлява редуващи се пикове и спадове, които характеризират максимумите и минимумите на затихването на звука. В съответствие с принципа на работа на този резонатор, максимумите на затихване възникват, когато нечетен брой четвърти дължини на вълната l/4 пасват по дължината на резонатораlР. Четен брой l/4 съответства на минималното демпфиране. От тук получаваме следната зависимост за честотите на хармоничните компоненти на звукаfn, съответстващи на неговото максимално затихване
къдетоn= 1, 2, 3. - хармонично число.
От израз (7) следва, че само нечетни звукови хармоници са заглушени. За създаване на по-съвършена система за овлажняване се използват няколко четвърт вълнови елемента с различна дължина или комбинация от камерни и четвърт вълнови елементи (фиг. 2d).
В тази статия ние изучаваме мащабни модели на шумопотискащи устройства. В същото време принципите на акустичното моделиране се основават на запазването на:
1. геометрично сходство на онези части от модела и естествения шумозаглушител, в които съществува звуковото поле;
2.отношението на геометричните размериlкъм дължината на вълната l в модела и естествения шумозаглушител, т.е.
Ако скоростта на звука в естествения шумозаглушител и модела са еднакви, тогава уравнение (8) ще бъде написано във формата
От последното равенство следва, че съотношението на честотите в природата и модела е обратно пропорционално на съотношението на геометричните размери.
Схемата на експерименталната установка за изследване на шумозаглушители е показана на фиг. 3. Сигнал отГенераторът на произволен шум 1 се подава през усилвател на мощност 2 към източник на шум 3, който е високоговорител, затворен в дървена кутия. Звуковият сигнал, образуван от източника на шум, се подава към входа на изследваните шумопотискатели 4, които са поставени с източника на шум на една и съща основа. Оценката на акустичната ефективностDLна изследвания шумозаглушител се извършва с помощта на път за измерване на шума, състоящ се от кондензаторен микрофон 5, монтиран на стойка в контролната точка, и шумомер 6. За разлика от реалните аеродинамични инсталации, за които са предназначени изследваните шумозаглушители, в лабораторията няма газов поток, следователно хидравличното съпротивление на шумозаглушителите тук не се оценява.
1. Забранява се започване на работа без учител или лаборант.
2. Внимавайте при работа с микрофона! Избягвайте удари и удари!
3. Не обръщайте плавния контрол на усилването на усилвателя.
Работен процес
1. Прочетете длъжностната характеристика.
2. С помощта на лаборант подгответе експериментална настройка за работа, чиито задачи ще бъдат да проучат две опции за шумопотискащи устройства (вариантите се избират по указание на учителя). Проверете свързващите вериги в инсталацията (фиг. 3).
3. На първия етап е необходимо да се сглоби трисекционна тръба с дължина »230 mm от отделни връзки и да се завие към изходния резбов отвор на източника на шум (3).
4. Инсталирайте микрофона на стойката на разстояние 50 mm от разреза на тръбата под ъгъл 45 0 спрямо нейната ос.
5. Включете шумомера, като натиснете бутона "I / O" и го фиксирате в натиснато положение.
6. Включете източника на шум, като натиснете бутона "NETZ" на предния панел на източникаслучаен шум (в този случай бутонът “WEISS/ROSA” трябва да бъде натиснат) и съответния бутон на предния панел на усилвателя. Не докосвайте копчето за контрол на усилването на усилвателя, за да избегнете повреда на източника на шум. Позицията му се определя от риска на предния панел.
7. Определете нивата на звуково налягане в октавните честотни ленти 125Hz - 8 kHz и общото ниво на звука на изхода на системата без шумозаглушителLБi. За да направите това, е необходимо да фиксирате бутона „BO“ на звукомера в натиснато положение, докато честотата, на която е настроен, се показва на индикаторния панел на звукомера. В полето за набиране "UNTERE" на шумомера наберете номера на филтъра, съответстващ на необходимата октавна честотна лента. Например, честота от 125 Hz съответства на филтър с номер 28 и т.н. След това работната честота се показва на панела на дисплея. Нивата на звуково налягане се отчитат според горната скала на стрелката "0 ... 40 dB". За да работи в желания динамичен диапазон, референтната точка може да се промени в горния ляв прозорец на устройството с помощта на стъпков превключвател. Показанията на стрелката се сумират с номера на референтната точка, зададен в посочения прозорец. Ако стрелката на индикатора е на нула или обратното, надхвърли 40 dB в крайна дясна позиция, така че червената лампа да светне, тогава чрез завъртане на стъпковия превключвател по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка стрелката на индикатора се настройва в работния диапазон на скалата "0 ... 40 dB". В този случай показанията на индикаторната стрелка се сумират с новата зададена референтна точка. Запишете измерените стойностиLБi.
8. Изключете източника на звук.
9. Монтирайте първия ауспух вместо средната част на трисекционната тръба
10. Включете източника на звук и определете в съответствие с параграф 7нива на звуково налягане на изхода на системата със шумозаглушителLГi.
11. Определете ефективността на монтажа на шумозаглушителяDLпо формулатаDLi= LБi - LГi. Запишете резултатите във формуляра за отчет.
12. Повторете п.п. 8-11 за второто гърне.
13. С помощта на изрази (4), (6), (7) да се определи въз основа на размерите на изследваните модели реактивни шумозаглушители честотата на звука в Hz, при която се наблюдава максимално затихване на звука. Изчислете на какво ще съответства тази честота за естествен шумозаглушител, ако съотношението на размерите на природата и модела е 20.
14. Направете заключение за влиянието на вида и размера на шумозаглушителя върху неговата ефективност.
Тестови въпроси
1. Какви са видовете и видовете шумозаглушители?
2. Какви са принципите на работа на ауспусите?
3. От какви параметри зависи ефективността на шумопотискащите устройства?
4. Как се оценява ефективността на инсталацията на шумозаглушител?
5. Как се определя необходимото демпфиране?
6. Какви са принципите на мащабиране на шумозаглушителите?
1. Контрол на шума при работа / Ed. изд. Е.Я. Юдина.- М.: Машиностроение, 1985.- 400 с.
2. Колесников A.E. Шум и вибрации. Л.: Корабостроене, 1988.- 248 с.
3. Техническа акустика на транспортни средства / Изд. Н.И. Иванова.- СПб.: Политехника, 1992.-365 с.