ГОСТ 31328- 2006 14163:1998) Шум … fileМЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙСОВЕТПО...

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПОСТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION,METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ

ГОСТ31328-2006

(ИСО14163:1998)

Шум

РУКОВОДСТВО ПО СНИЖЕНИЮ ШУМАГЛУШИТЕЛЯМИ

ISO 14163:1998Acoustics - Guidelines for noise control by silencers

(MOD)

-

Москва

Стандартинформ

2007

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работпо межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92«Межгосударственная система стандартизации. Основныеположения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная системастандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

1

www.princexml.com

Prince - Non-commercial License

This document was created with Prince, a great way of getting web content onto paper.

http://www.complexdoc.ru/ntd/486285

http://www.complexdoc.ru/ntd/579197

рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядокразработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом«Научно-исследовательский центр контроля и диагностикитехнических систем» на основе собственного аутентичногоперевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническомурегулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации,метрологии и сертификации (протокол № 29 от 24 июня 2006 г.)

4 Настоящий стандарт является модифицированным поотношению к международному стандарту ИСО 14163:1998«Акустика. Руководство по снижению шума глушителями» (ISO14163:1998 «Acoustics - Guidelines for noise control by silencers»).При этом дополнительные слова и фразы, внесенные в текстстандарта для учета потребностей национальной экономикиуказанных выше государств или особенностеймежгосударственной стандартизации, выделены курсивом.Отличия настоящего стандарта от примененного в неммеждународного стандарта ИСО 14163:1998 указаны во введении

5 Приказом Федерального агентства по техническомурегулированию и метрологии от 28 ноября 2006 г. № 276-стмежгосударственный стандарт ГОСТ 31328-2006 (ИС014163:1998)введен в действие в качестве национального стандарта РоссийскойФедерации с 1 апреля 2007 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия)настоящего стандарта и изменений к нему публикуется вуказателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандартупубликуется в указателе «Национальные стандарты», а текстизменений - в информационных указателях «Национальныестандарты», В случае пересмотра или отмены настоящегостандарта соответствующая информация будет опубликованав информационном указателе «Национальные стандарты»


2

Содержание

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины, определения и обозначения

4 Определение технических требований и выборконструктивных решений

4.1 Необходимые требования

4.2 Выбор конструкции и места размещения глушителей

4.3 Проектирование специальных глушителей

5 Типы глушителей, общие принципы и условия эксплуатации

5.1 Обзор

5.2 Акустические и аэродинамические характеристикиглушителей

5.3 Пути распространения звука

5.4 Акустические эффекты, зависящие от монтажа

5.5 Устойчивость к абразивному износу и защита поглощающихповерхностей

5.6 Противопожарная защита и взрывозащита

5.7 Запуск и останов оборудования

5.8 Коррозия

5.9 Гигиенические требования и риск заражения

5.10 Осмотр и очистка, обеззараживание

6 Представление характеристик глушителей различных типов

6.1 Диссипативные глушители


3

6.2 Реактивные глушители

6.3 Глушители сброса

7 Методы измерений

7.1 Лабораторные методы измерений

7.2 Методы измерений на месте установки

7.3 Методы измерения на транспортных средствах

8 Информация о глушителях

8.1 Информация, предоставляемая пользователем(потребителем)

8.2 Информация, предоставляемая производителем

Приложение А (рекомендуемое) Применения

А.1 Оборудование для вентиляции и кондиционирования воздуха

А.2 Промышленные предприятия

А.3 Двигатели внутреннего сгорания

Приложение В (рекомендуемое) Влияние спектральногораспределения звука на заявленное значение ослабления в

1/3-октавных или октавных полосах частот

Приложение С (справочное) Рабочие температуры источниковзвука и пределы температур для звукоизолирующих материалов

Библиография

Введение

В случаях, когда воздушный шум не может быть снижен висточнике возникновения, глушители являются эффективнымсредством ослабления звука на пути его распространения.Глушители имеют многочисленные области применения иразнообразные конструкции с использованием эффектовпоглощения и отражения, а также воздействия на источник звука.


4

Настоящий стандарт предлагает систематизированное описаниепринципов действия, характеристик и областей примененияглушителей.

Настоящий стандарт имеет следующие отличия отпримененного в нем международного стандарта ИСО 14163:1998.

Из раздела «Нормативные ссылки» перенесены в структурныйэлемент «Библиография» международные стандарты ИСО 7235,ИСО 11691 как не имеющие межгосударственных аналогов или невведенные в качестве межгосударственных стандартов.

Библиографические ссылки даны в порядке следования потексту стандарта. Безадресные библиографические ссылкиисключены.

В некоторых случаях изменен стиль изложения и незначительносокращен текст для улучшения понимания стандарта и удобствапользования им. Другие отличия от аутентичного текста,выделенные курсивом, носят редакционный характер и ненуждаются в пояснениях.

М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т

Шум

РУКОВОДСТВО ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА ГЛУШИТЕЛЯМИ

Noise. Guidelines for noise control by silencers

Дата введения - 2007-04-01

1 Область примененияВ настоящем стандарте даны рекомендации по практическому

выбору глушителей для ослабления шума в газообразной среде.Стандарт устанавливает акустические и эксплуатационныетребования, которые должны быть согласованы междупроизводителем или поставщиком и пользователем глушителя.Основные принципы действия глушителей изложены в настоящемстандарте, но он не является руководством по проектированию.


5

Глушители применяют, кроме прочего, в следующих областях(см. приложение А)

- для ослабления шума и предотвращения взаимного влиянияисточников шума в системах теплоснабжения, вентиляции икондиционирования воздуха (ТВКВ);

- для предотвращения или ослабления передачи звука черезвентиляционные отверстия между помещениями с высокимиуровнями шума;

- для ослабления шума выпуска магистралей высокого давления;

- для ослабления шума впуска и выпуска двигателей внутреннегосгорания;

- для ослабления впускного и выпускного шума вентиляторов,компрессоров и турбин.

Глушители классифицируют в соответствии с их типами,эксплуатационными параметрами и областью применения.Активные и адаптивные системы ослабления шума настоящийстандарт детально не рассматривает.

2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на

следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 31274-2004 (ИСО 3741:1999) Шум машин. Определениеуровней звуковой мощности по звуковому давлению. Точныеметоды для реверберационных камер (ИСО 3741:1999 «Акустика.Определение уровней звуковой мощности источников шума позвуковому давлению. Точные методы для реверберационныхкамер», MOD)

ГОСТ 31275-2002 (ИСО 3744:1994)1) Шум машин. Определениеуровней звуковой мощности источников шума по звуковомудавлению. Технический метод в существенно свободном звуковомполе над звукоотражающей плоскостью (ИСО 3744:1994«Акустика. Определение уровней звуковой мощности источниковшума по звуковому давлению. Технический метод в существенно


6

http://www.complexdoc.ru/ntd/

свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью»,MOD)

ГОСТ 31324-2006 (ИСО 11820:1996) Шум. Определениехарактеристик глушителей при испытаниях на месте установки(ИСО 11820:1996 «Акустика. Определение характеристикглушителей при испытаниях на месте установки», MOD)

1) На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р51401-99 (ИСО 3744-94).

П р и м е ч а н и е - При пользовании настоящим стандартомцелесообразно проверить действие ссылочных стандартовпоуказателю «Национальные стандарты», составленному посостоянию на 1 января текущего года, и по соответствующиминформационным указателям, опубликованным в текущем году.Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользованиинастоящим стандартом следует руководствоваться замененным(измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен беззамены, то положение, в котором дана ссылка на него,применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения иобозначения

В настоящем стандарте применены следующие термины ссоответствующими определениями и обозначениями:

3.1 глушитель (silenser): Устройство, которое уменьшаетпередачу звука через канал, трубу или отверстие, не препятствуяпереносу среды.

3.2 диссипативный глушитель (dissipative silencer, absorptivesilencer): Глушитель, обеспечивающий широкополосноеослабление звука при относительно малых потерях давлениячастичным преобразованием звуковой энергии в тепловуюпосредством трения в пористых или волокнистых облицовкахканала.

3.3 реактивный глушитель (reactive silencer): Отражательныйили резонаторный глушитель, в котором большая часть ослабленияшума не связана с поглощением звуковой энергии.


7




3.4 отражательный глушитель (reflective silencer):Реактивный глушитель, обеспечивающий одиночные илимногократные отражения звука от изменений (расширений исужений) поперечного сечения канала, канальных облицовок срезонаторами или разветвлений канальных секций различнойдлины.

3.5 резонаторный глушитель (resonator silencer): Реактивныйглушитель, обеспечивающий ослабление звука благодаряслабодемпфированным резонансам своих элементов.

П р и м е ч а н и е - Элементы могут как содержать, так и несодержать поглощающие материалы.

3.6 глушитель сброса (blow-off silencer): Глушитель,применяемый в устройствах выброса пара и линиях снижениядавления, дросселирующих газовый поток посредствомзначительных потерь давления в пористом материале, иобеспечивающий ослабление звука снижением скорости потока навыходе и воздействием на источник звука (например, клапан).

3.7 активный глушитель (active silencer): Глушитель,обеспечивающий снижение звука за счет интерференционныхэффектов, создаваемых звуком, генерируемым вспомогательнымиуправляемыми звуковыми источниками.

3.8 адаптивный пассивный глушитель (adaptive passivesilencer): Глушитель с пассивными ослабляющими звукэлементами, динамически подстраиваемыми под звуковое поле.

3.9 вносимые потери (insertion loss) Di дБ: Разность уровнейзвуковой мощности проходящего по каналу или через отверстиезвука при наличии глушителя и в его отсутствие.

3.10 вносимая разность уровней звукового давления(insertion sound pressure level difference) Dip, дБ: Разность уровнейзвукового давления при отсутствии внешнего шума в точке приемазвука без глушителя и при установленном глушителе.

3.11 потери при прохождении (transmission loss) Dt, дБ:Разность уровней звуковой мощности на входе глушителя ипрошедшей через него.

П р и м е ч а н и е - Для стандартных испытательных лабораторийDt равно Di с учетом того, что Dt и Di полученные при измерениях


8

на месте установки, часто различаются из-за ограниченныхвозможностей методов измерений.

3.12 ослабление неоднородностями (discontinuity attenuation)Ds, дБ: Часть вносимых потерь глушителя или секции глушителя,обусловленная наличием неоднородностей.

3.13 удельные потери распространения (propagation loss) Da,дБ/м: Уменьшение уровня звукового давления на единицу длины,наблюдаемое в среднем сечении глушителя, имеющего постоянноепоперечное сечение и неизменные параметры конструкции,определяющие продольное ослабление для основной моды.

3.14 потери отражения на выходе (outlet reflection loss) Dm,дБ: Разность уровней звуковой мощности, падающей на открытыйконец канала и прошедшей через него.

3.15 моды (modes): Стабильные пространственные структурызвукового поля в канале (или поперечная форма стоячих волн),существующие независимо друг от друга и испытывающие разноеослабление.

П р и м е ч а н и е - Основная мода испытывает наименьшееослабление. В узких и протяженных трубах особенно сильноослабляются моды высших порядков.

3.16 частота возникновения моды (cut-on frequency), Гц:Наименьшее значение частоты, при котором мода в трубе сжесткими стенками еще способна распространяться.

П р и м е ч а н и е

1) Для трубы с круглым поперечным сечением частотавозникновения первой моды fcC = 0,59 с/С, где с - скорость звука;С - диаметр трубы. Для прямоугольного канала с наибольшимразмером поперечного сечения Н частота возникновения первоймоды fcH = 0,5 с/H.

2) В научно-технической литературе на русском языке вместотермина «частота возникновения моды» иногда применяют термин«критическая частота моды».

3.17 потери давления (pressure loss) Δpt, Па: Разность среднихполных давлений в начале и в конце глушителя.


9

3.18 потоковый шум (regenerated sound, flow noise): Шум,обусловленный движением потока в глушителе.

П р и м е ч а н и е

1 Уровни звуковой мощности и потери давления, измеренныепри лабораторных испытаниях, относятся к случаю однородногопоперечного распределения потока на входе глушителя. Если этаоднородность распределения потока не достигается в условияхиспытаний на месте установки, например вследствие особенностейконструкции выходной части канала, то возможны высокие уровнипотокового шума и высокие потери давления.

2 Далее в стандарте использован термин «потоковый шум», вто время как в оригинале ИСО 14163 применен также термин«регенерированный звук». Как правило, этот термин применяют,если генерируемый потоком шум имеет явно выраженныйтональный характер.

4 Определение техническихтребований и выбор

конструктивных решений

4.1 Необходимые требования4.1.1 В общем случае уровень звукового давления (А -

взвешенный, 1/3-октавный или октавный) не должен превышатьопределенной величины в заданной точке (например, на рабочемместе, вблизи него или в помещении для отдыха). Допустимыйвклад источника звука может быть определен по уровню звуковоймощности и показателю направленности этого источника сиспользованием закономерностей распространения звука итребований относительно долей других источников звука.Требуемые вносимые потери глушителя задаются разностьюдопустимого и реального уровней звуковой мощности источникашума.

В простых случаях, когда принимаемый звук зависитисключительно от источника, подлежащего ослаблению,необходимая вносимая разность уровней звукового давления


10

глушителя может быть вычислена непосредственно как разностьреального и допустимого уровней звукового давления в точкенаблюдения. В случае, когда разность показателейнаправленности источника при наличии глушителя и без негопренебрежимо мала, вносимая разность уровней звуковогодавления равна вносимым потерям глушителя.

4.1.2 Допустимые потери давления не должны быть превышены.

П р и м е ч а н и е - Это требование следует формулировать повозможности четко. В отличие от неопределенного требования«как можно меньше» должен быть найден разумный предел. Дажекогда потери давления рассматривают как «некритичныйпараметр», предельное значение должно быть определено измаксимально допустимой скорости потока, которая не должнабыть превышена из соображений механической прочности,опасности появления потокового шума или неоправданно высокихэнергетических затрат.

4.1.3 Допустимый размер глушителя должен быть повозможности минимальным (из соображений стоимости и массы).

П р и м е ч а н и е - Это некоторый минимальный размер, который(при заданных обстоятельствах) не может быть уменьшен. Этотразмер зависит от требуемого снижения уровня звука, допустимыхпотерь давления и других ограничений относительноиспользуемых (или нежелательных к использованию) материалов,устойчивости к различного рода нагрузкам и т.д.

4.1.4 Дополнительные требования (касающиеся материалов,долговечности, герметичности и т.д.) обусловлены использованиемглушителя при высоких температурах, запыленности, влажностиили агрессивных газах, в магистралях высокого давления или привысоких уровнях звука и вибрации, а также при объединенииглушителей с устройствами, контролирующими выпуск газа,искрогасителями и пылеулавливателями.

4.2 Выбор конструкции и местаразмещения глушителей

Специальная информация, относящаяся к глушителям, можетбыть взята из:


11

- результатов измерений при лабораторных испытаниях всоответствии с [1];

- данных испытаний, полученных производителем глушителя;

- теоретических моделей для расчета удельных потерьраспространения и вносимых потерь глушителей с круглым илипрямоугольным поперечным сечением;

- методов прогнозирования (предварительной оценки) потерьдавления и уровня потокового шума.

Выбор диссипативного или отражательного глушителя, илиглушителя сброса должен быть определен областью егоприменения или на основании требований настоящего стандарта.

Результаты, полученные компьютерными расчетами вносимыхпотерь для диссипативных глушителей, зависят от предположенийотносительно значения сопротивления потоку в глушителе и егораспределения, а также акустической эффективности облицовки[2]. Трудно учесть при расчетах определенные геометрическиеособенности, такие как смещения звукопоглощающих пластин илиразделителей поглотителей. Наиболее точными являютсявычисления параметров вибрации конструкции и вибрации,обусловленной условиями эксплуатации. Воздействия потока нахарактеристики реактивных глушителей рассчитывают с помощьюсложного специального программного обеспечения.

4.3 Проектирование специальныхглушителей

Проектирование специальных глушителей обычно являетсяитерационным процессом, имеющим следующие характерныеэтапы:

a) грубая оценка требований к размерам свободных каналов дляпотока совместно с пространством для распределения звука,например с использованием данных, заявленных производителямианалогичных глушителей и взятых для расчета специальныхтребований и ограничений;

b) построение модели для прогнозных вычислений илиизмерений;


12

c) использование результатов моделирования для сравнения стребуемыми уровнями звука и потерями давления;

d) изменение размеров и замена поглощающих материалов дляудовлетворения требований или оптимизации конструкции;

e) формулировка специальных требований.

5 Типы глушителей, общиепринципы и условия

эксплуатации

5.1 ОбзорГлушители используют в целях:

- предотвращения пульсаций и колебаний газа в источнике;

- уменьшения преобразования пульсаций и колебаний взвуковую энергию;

- обеспечения преобразования звуковой энергии в тепловую.

Результирующие вносимые потери глушителя, установленногов канал, в общем случае зависят от степени реализации всехуказанных целей. В соответствии с превалирующим механизмомослабления глушители могут быть классифицированы как (см.таблицу 1):

- диссипативные глушители;

- реактивные глушители, включая резонаторные иотражательные глушители;

- глушители сброса;

- активные глушители.

Таблица 1 - Типичные достоинства и недостатки глушителейразличных типов


13

Тип глушителя Преимущества Недостатки

ДиссипативныеШирокополосное

ослабление, малыепотери давления

Чувствительность кзагрязнению имеханическому

разрушению

Реактивные:Резонаторные

Настраиваемоеослабление,

нечувствительность кзагрязнению

Узкополосноеослабление,

чувствительность кпараметрам потока

Отражательные

Прочный элемент,возможность

использования привысоких пульсацияхдавления, высоких

уровнях звука,загрязняющих потоках,сильных механических

вибрациях

Большие потеридавления, наличиеакустических полос

прозрачности(частотные полосы смалым или нулевым

ослаблением),чувствительность

акустическиххарактеристик к

параметрам потока

5.1.1 Диссипативные глушители

Эти глушители обеспечивают широкополосное ослабление звукапреобразованием звуковой энергии в тепловую при относительномалых потерях давления. Следует применять мерыпредосторожности для предотвращения образования налета илизабивания поверхности звукопоглощающего материала в случаеиспользования диссипативных глушителей в каналах с переносомгазов, загрязненных пылью или образующими налет материалами.Пористые поглотители, изготовленные из хороших волокнистыхматериалов или тонкостенных структур, могут быть механическиразрушены сильно изменяющимся по амплитуде давлением.

5.1.2 Резонаторные глушители (реактивные)

Эти глушители обеспечивают преобразование пульсаций иколебаний газа в звуковую энергию и поглощают звук. Простые


14

резонаторы устанавливают как боковые ответвления в стенкахканала. Группы резонаторов используют как облицовку канала илиразделительные элементы (дефлекторы) в трубах, чтоограничивает падение давления. Резонансы преимущественнонастроены на низкие и промежуточные частоты, где требуетсяослабление. Характеристика ослабления, ограниченная узкимчастотным диапазоном, чувствительна к проходящему потоку иможет (при определенных неблагоприятных условиях) статьотрицательной, что приведет к генерации тонального звука.

5.1.3 Отражательные глушители (реактивные)

Отражательные глушители обеспечивают преобразованиепульсаций и колебаний газа в звуковую энергию. Обычно этиглушители выбирают из-за их прочности, когда применение чистодиссипативных глушителей менее удобно и допустимыповышенные потери давления. Такие ситуации наблюдаются,например, когда газовые потоки переносят пыль, или при высокихскоростях и давлениях потока, или при сильных механическихвибрациях. Максимальное ослабление и частоты, на которых оноимеет место, будут зависеть от параметров потока. В некоторыхчастотных полосах возможны малые или отрицательные значенияослабления.

5.1.4 Глушители сброса

Глушители сброса, которые устанавливают в линиях сброса параили сжатого воздуха, воздействуют на источник звука, например,клапан, снижая скорость выходного потока, и пропускают егочерез поверхность большой площади. Преобразование звука втепло при этом обычно незначительно. Большие потери давлениятребуют большой механической прочности таких глушителей. Иххарактеристики могут зависеть от частиц вещества, переносимыхгазом. Глушители сброса подвержены опасности обледенения.

5.1.5 Активные глушители

Такие глушители состоят в основном из совокупностигромкоговорителей, управляемых усилителями, на входы которыхнадлежащим образом подключены микрофоны. Управлениеосуществляется с помощью высокопроизводительного компьютераили контроллера. Такие специализированные устройства неявляются объектом настоящего стандарта. Активные глушителинаиболее эффективны для низких частот, где пассивныедиссипативные глушители обеспечивают малое ослабление.


15

П р и м е ч а н и е - Активные системы в настоящее времяпредлагают исключительно как индивидуальные заказныерешения для частных применений, и поэтому настоящий стандартих не рассматривает.

5.2 Акустические и аэродинамическиехарактеристики глушителей

Требуемое от глушителя ослабление задают вносимымипотерями Di если не определена конкретная точка приема, иливносимой разностью уровней звукового давления Dip в конкретнойточке в 1/3-октавных или в октавных полосах частот. Всоответствии с методами лабораторных испытаний по [1]ослабление должно быть измерено в 1/3-октавных полосах частот.Величины, относящиеся к октавным полосам частот, могут бытьвычислены по формуле

- (1)

Где D1/3,k (k=1,2,3) - ослабление в 1/3-октавных полосах,относящееся кодной октавной полосе, дБ,

и D1/1 - результирующее ослабление в данной октавнойполосе.

Заявляемое ослабление в целой октавной полосе будетприменимо для широкополосного шума и для широкополосныхглушителей. Для тонального шума и для резонаторныхглушителей, эффективных в узкой полосе частот, ослаблениедолжно быть задано в 1/3-октавных полосах.

П р и м е ч а н и е - Ослабление в октавных полосах может сильнозависеть от спектра шума (см. приложение В).

Необходимым параметром для выбора глушителя являютсядопустимые потери давления в потоке. Они не должны превысить


16

потери полного давления Δрt, которые зависят от среднейскорости потока и плотности газа, а также условийраспространения потока, описываемых уравнением

- (2)

где ζ- коэффициент потерь полного давления, определенных по[1] для условий однородного потока на обоих концах глушителя;

Δζ -коэффициент дополнительных потерь давления,обусловленный отличием условий переноса потока на местеэксплуатации глушителя от условий при лабораторных испытаниях(эта величина подлежит экспериментальной оценке);

р - плотность газа, кг/м3;

v1 - средняя скорость потока во входном сечении, м/с.

П р и м е ч а н и е - Определения коэффициента потерь полногодавления отличаются от определений, устанавливаемых [1].Поэтому необходимо проверять соответствие определений передиспользованием всех величин. Например, имеется другоеопределение скорости потока v\ как скорости в самом узкомпоперечном сечении глушителя. Это приводит к существенноболее низким значениям ζ

Другими требующими рассмотрения параметрами, влияющимина акустические и аэродинамические характеристики, являются:

- потоковый шум;

- максимальные размеры, допустимые для глушителя;

- необходимая долговечность глушителя, подвергающегосявоздействию потока, пульсаций давления и механическойвибрации.


17

5.3 Пути распространения звукаПомимо прямого распространения звука через глушитель до

точки приема 8 (рисунок 1, путь 1) возможно распространениезвука многими другими путями. Дополнительные пути излучения:

a) от корпуса источника б (путь 2);

b) от стенок канала, расположенных до глушителя (путь 3);

c) от корпуса 7 самого глушителя (путь 4) и

d) структурно распространяющегося звука по глушителю и заним (путь 5). Распространение звука вдоль указанных боковыхпутей должно быть исключено обеспечением корпусов источникови стенок канала соответствующей звукоизоляцией и установкойвиброизоляторов для устранения распространения структурногошума.

Рисунок 1 - Пути распространения звука (схематично)

5.4 Акустические эффекты, зависящиеот монтажа

Обеспечиваемое глушителем ослабление звука дляопределенных типов глушителей и способов применения зависитот характеристик источника, присоединенного со сторонывпускного конца, и характеристик оконечного устройства состороны выпуска. Эффекты, зависящие от условий монтажа, имеютместо особенно для реактивных глушителей и для глушителей всехтипов на низких частотах.


18

Это также важно, если и источник, и оконечная нагрузкаявляются реактивными, т.е. непоглощающими. При этих условияхпоявляющиеся нежелательные резонансные эффекты могутпривести к сильной связи между различными частями системы.Формально влияние таких условий монтажа может быть описаноформулой

- (3)

где Lw(rad) - уровень звуковой мощности, излучаемый концомканала, дБ;

Lw(source) - уровень звуковой мощности, излучаемыйисточником в канал с безэховым оконечным устройством, дБ;

Dt- потери при прохождении (см. 3.11), дБ;

Dm - потери при отражении от выпускного конца канала (см.3.14 и 6.2.2.2), дБ;

Е - коррекция, учитывающая условия монтажа, дБ. Вдиссипативных системах Е обычно не превышает 10 дБ.

Воздействие отраженного звука на источник, описываемоеслагаемым Е, может приводить к увеличению или уменьшениюизлучения звука.

П р и м е ч а н и е - Для сильно реактивных систем в узкой полосечастот Е может принимать большое положительное значение, чтоуказывает на реальное усиление глушителем звуковой энергииисточника.

5.5 Устойчивость к абразивному износуи защита поглощающих поверхностей

Износ материалов, используемых в диссипативных глушителях,может привести к появлению частиц звукопоглощающегонаполнителя, переносимых газовым потоком.


19

П р и м е ч а н и е - Практически отсутствуют данные о допустимойконцентрации частиц для длительной работы глушителя.

Если поверхность звукопоглощающего материала повреждена,даже при небольшой скорости потока возможно выдуваниебольшого количества частиц вследствие эрозии. В результате этогоможет быть целиком истощен поглощающий элемент(поглощающая пластина).

Защиту звукопоглощающего наполнителя глушителей от влаги,воды или загрязнений, переносимых газом (в частности вбольницах и на предприятиях общественного питания и пищевойпромышленности), обеспечивают герметичной упаковкойзвукопоглотителя в фольгу. Такая фольга, уменьшаяхарактеристики ослабления на высоких частотах (обычно свыше1 кГц), может порваться во время работы установки. Разностьполного (т.е. статического и динамического) давления внутри иснаружи изолируемого элемента является причиной напряженияв фольге. Высокие температуры и острые (и горячие) частицы впотоке увеличивают риск повреждения, таким образом, защитазвукопоглощающего наполнителя с помощью фольги требуеттщательного подбора ее толщины, учета температуры, скоростипотока и запыленности газа.

5.6 Противопожарная защита ивзрывозащита

Существует повышенная опасность возгорания или передачипламени вентиляционными глушителями при переносе масляныхаэрозолей. Такие глушители применяют, в частности, вхимических лабораториях, больших кухнях и испытательныхустановках для двигателей. Органические вещества, такие какпшеничная или молочная пыль, могут образовыватьвзрывоопасные смеси с воздухом, и, что следует учитывать, когдазапыленные этими веществами газовые потоки переносятся черезглушитель. Во всех этих областях использования глушителей ив соответствии со строительными нормами и правилами дляизготовления глушителей следует применять негорючиематериалы. Накапливание жировых, масляных веществ и пыли впоглощающих материалах должно быть исключено применениемсоответствующих конструкций глушителей и выбором места ихрасположения. Резонаторные глушители без поглощающихматериалов с использованием мер предосторожности от пылевых


20

отложений также пригодны с точки зрения требованийпротивопожарной защиты и взрывозащиты.

5.7 Запуск и останов оборудованияГлушители, используемые в технологическом оборудовании,

могут быть причиной возникновения трудностей при его запускеи останове. Необходимо обеспечить достаточное пространство дляразмещения компонентов глушителя, чтобы допуститьзначительные изменения давления и/или температуры. Вчастности, при изменениях давления и наличии защитныхпокрытий из фольги снятие давления должно происходить и в слоепоглотителя.

Запуск и останов оборудования часто проводят притемпературах ниже точки росы внутри поглощающей облицовкии внутри корпуса глушителя. Накапливание влаги должно бытьпредотвращено (например, с помощью установки «осушения»).При этом возможна коррозия. Конденсат следует удалять черездренаж.

5.8 КоррозияМеталлические листы оболочек, кожухов и перегородок

глушителей, равно как и монтажные фланцы, должны бытьзащищены от воздействия атмосферных факторов, кислот ввыпускных газах и разностей электрических потенциаловразличных материалов. Коррозию можно предотвратить подборомспециальных материалов (например, алюминия) или применениемзащитных покрытий (например, резины).

5.9 Гигиенические требования и рискзаражения

Должны быть удовлетворены специальные требования,например:

- к чистым помещениям;

- к производствам приготовления пищи;

- к помещениям медицинского назначения;


21

- к энергетическим предприятиям.

Гигиенические проблемы могут возникать при отложении пылина адгезивных поверхностях звукопоглощающих облицовок,особенно при повышенной влажности. Существует рискбактериального заражения, особенно при повышениитемпературы. Ядерное загрязнение может иметь место в ядерныхэнергетических установках.

В таких критических условиях следует использовать дляглушителей гладкие поверхности. Следует исключать наличиебольших полостей и выступающих ребер из-за их способностинакапливать пыль и влагу, а также увеличивать потери давления.

5.10 Осмотр и очистка,обеззараживание

Мероприятия по осмотру, чистке или замене глушителей илипластин следует проводить по мере необходимости.

Специальные требования к широко используемым системамкондиционирования воздуха предусматривают проводить очисткуи обеззараживание через определенные интервалы времени.Поэтому необходимо обеспечить демонтаж элементов (пластин)для очистки (обеззараживания) или замены. В этом случае корпусглушителя должен быть основательно очищен. В зависимости отконструкции звукопоглощающие пластины должны быть очищеныс использованием сжатого воздуха, струи пара, щеток ирастворителей или обеззараживающих жидкостей.

Налет пыли, образующийся на звукопоглощающих пластинахпосле определенного времени эксплуатации в условияхзапыленного потока, приводит к уменьшению вносимых потерь.Поэтому должны быть проведены соответствующие мероприятия,обеспечивающие очистку звукопоглощающих пластин черезопределенные интервалы времени.


22

6 Представлениехарактеристик глушителей

различных типов

6.1 Диссипативные глушители6.1.1 Простые диссипативные глушители

Простой диссипативный глушитель представляет собой прямуютрубу со звукопоглощающей облицовкой круглого илипрямоугольного поперечного сечения без каких-либо соединений(см. рисунок 2).

1 - оболочка; 2 - звукопроницаемое покрытие; 3 - труба дляпрохождения потока; 4 - звукопоглощающий материал

Рисунок 2 - Диссипативный глушитель (схематично)

Звукопоглощающий элемент состоит из одного или несколькихслоев поглощающего материала и звукопроницаемого покрытия.В качестве поглощающего материала используют тонкиеминеральные, металлические или пластмассовые волокна иструктуры с открытыми порами, изготовленные из пенопласта,металлокерамики или бетона. В крупнозернистых структурахскорость воздуха имеет меньшее влияние по сравнению стурбулентностью. В этом случае разность давлений будетувеличиваться как квадрат скорости потока. Такие нелинейныеэффекты могут иметь место в глушителях, где поток проходитчерез поглотитель или вдоль него. Для защиты волокнистых ипористых материалов, испытывающих большие нагрузки,


23

применяют перфорированные металлические листы сромбовидной или ребристой ячейкой в сочетании с плотносплетенным проволочным экраном, стеклотканью или полотном изстального волокна. Для ослабления жестких условий эксплуатациимогут быть использованы тонкая фольга, стекловолокно илисинтетическая вата.

Потери при прохождении Dt (или вносимые потери Di см. 3.11)в простом диссипативном глушителе могут быть выраженыформулой

- (4)

где Ds - ослабление неоднородностями, дБ;

Da - удельные потери распространения вдоль глушителя,дБ/м;

l - длина глушителя, м.

Ослабление неоднородностями может быть определено путемизмерений при лабораторных испытаниях для некоторого типаглушителя при двух разных длинах l1, и l2. Если вносимые потериDi1 и Dj2 измерены для длин l1, и l2 при отсутствии влиянияпобочной передачи звука внутри или вокруг глушителя,ослабление неоднородностями Ds может быть определено поформуле

- (5)

Удельные потери распространения определяют из такихизмерений следующим образом:


24

- (6)

Для качественной оценки удельных потерь распространения Daможет быть использовано отношение Пейнинга:

- (7)

где U - длина периметра канала, облицованного изнутризвукопоглощающим материалом, м;

S - площадь поперечного сечения канала, м2;

a - коэффициент поглощения звука покрытия.

Чем больше отношение площади поверхности поглотителя Ulк площади поперечного сечения канала S и выше коэффициентпоглощения облицовки глушителя а, тем выше эффективностьдиссипативного глушителя. Наличие небольших звукоотражающихповерхностей приводит лишь к незначительному отклонению отэтой закономерности.

Свободная площадь поперечного сечения канала S зависит отмаксимально допустимой скорости потока. Эта скорость не должначрезмерно увеличиваться из-за ее влияния на срок службыглушителя, вносимые потери и потоковый шум. Если площадьопределяется размерами присоединяемой трубы, то поперечноесечение может быть круглым или прямоугольным. Из формулы(7) следует, что более предпочтительными являются узкиепрямоугольные отверстия, длинные стороны которых облицованызвукопоглощающим материалом. Эти отверстия препятствуют


25

также образованию звуковых лучей в случае, если расстояниемежду стенками превышает половину длины звуковой волны.

Высокие значения коэффициента поглощения звука возможныпри условии, что толщина звукопоглощающей облицовкисоставляет не менее одной восьмой части длины звуковой волны.Этот критерий выполняется в простых диссипативных глушителяхдаже для низких частот, если присоединяемая к входу глушителятруба имеет достаточно большое поперечное сечение. Когдаширина канала становится значительно меньше половины длиныволны подлежащего ослаблению звука, пропорциональностькоэффициенту поглощения облицовки, следующая из равенства(7), нарушается. Более того, эта формула неприменима длявысоких частот, когда имеет место лучевое распространениезвука, совсем не попадающего на звукопоглощающую облицовку.

Звукопоглощающий материал характеризуется удельнымсопротивлением продуванию r [3].

r ~(8)

где rс - плотность поглощающего материала, находящегося поддавлением, кг/м3;

ru - плотность поглощающего материала при атмосферномдавлении, кг/м3;

h - вязкость газа, Н·с/м2;

а - средний диаметр волокон, м.

Для глушителей применяют материалы с удельнымсопротивлением продуванию от 5 до 50 кН·с/м4.

Влияние температуры и давления на сопротивление продуваниюRs = rd слоя материала толщиной d приблизительно описываетсяследующим равенством:

(9)


26

-

где Т- абсолютная температура, К;

T0 - абсолютный нуль по шкале Кельвина, К;

р - давление газа, Па;

р0 - опорное давление газа, Па;

rс - волновое сопротивление газа для плоской волны, Н·с/м3.

Типичные температуры, ожидаемые для различных источниковзвука, и предельные температуры для различныхзвукопоглощающих материалов приведены в приложении С.

Примеры для удельных потерь распространения в каналах скруглым поперечным сечением и облицовкой различной толщиныизображены на рисунке 3. Они основаны на строгих расчетах вотсутствие потока и типичных значениях для удельногосопротивления минеральной ваты. Слой облицовки имеет сильныйэффект поглощения на низких частотах.

В некоторых случаях необходимо защитить окружающуюобстановку от наполнителя глушителя или наполнитель отгазового потока. Это выполняют с помощью тонких непроницаемыхили перфорированных покрытий. Для широкополосногоослабления эффективную массу на единицу площади покрытияследует выбирать как можно меньшей. Эффективная масса - этоили масса непроницаемой оболочки или масса воздуха,колеблющегося около перфорированного покрытия, деленная надолю открытой площади.

П р и м е ч а н и е - Часто поверхностная масса непроницаемогопокрытия, меньшая чем 0,033 кг/м2, или пористостьперфорированного покрытия, большая чем 30 %, являютсядостаточными.


27

Следует удостовериться, что покрытия не приклеены кнаполнителю или, в случае многослойных покрытий, кперфорированному слою, что может уменьшить подвижность.

Толщина облицовки t: 1 -0,15 м; 2 - 0,10 м; 3 -0,05 м.

Свободный диаметр канала D = 0,2 м.

Удельное сопротивление продуванию изотропного поглотителя r= 12 кН·с/м4.

Сопротивление продуванию специального покрытия,моделирующего влияние пылевого налета или плотно надетойоболочки Rs = 0,2 кН·с/м3.

Рисунок 3 - Зависимость расчетного значения удельныхпотерь распространения Da от частоты f для простого

диссипативного глушителя с круглым поперечнымсечением и толщиной облицовки t.

Для улучшения ослабления на низких частотах иногдаиспользуют утолщенные покрытия или перфорированныепокрытия с низкой пористостью. Частые запуск и остановкафорсунок могут приводить к накапливанию влаги в газовых


28

каналах глушителя (см. А.2.4). Полимерная фольга не можетполностью предотвратить диффузию пара и допускаетнакапливание влаги в поглотителе, особенно при повреждениифольги.

Поглотители должны обладать механической и термическойпрочностью, и их форма или структура не должна изменятьсявследствие вибрации в течение установленного срока службы.

6.1.2 Пластинчатые глушители

6.1.2.1 Общие положения

Факторы, определяющие акустические характеристикипластинчатых глушителей, по существу те же самые, что и дляпростых диссипативных глушителей, описанных в 6.1.1.

Пластинчатый глушитель обычно состоит из переходногоэлемента, служащего для расширения поперечного сеченияканала, средней части, содержащей звукопоглощающие пластины(или дефлекторы), прохода или воздуховода для пропусканияпотока, второго переходного элемента, направляющего звук ипоток в канал с поперечным сечением первоначальных размеров(см. рисунок 4). В специальных случаях переходные элементы наобоих концах отсутствуют, или их не считают частью глушителя,если это согласовано заинтересованными сторонами.

Наличие некоторого числа параллельных пластин и подходящейсвободной площади S способствует достижению высокогоослабления звука в соответствии с равенством (7) при малыхпотерях давления.


29

1 - входное поперечное сечение; 2- переходный элемент; 3 -звукопроницаемое покрытие; 4 - звукопоглощающий

материал (пластина)

Рисунок 4 - Пластинчатый глушитель

В зависимости от частотной области вносимые потерипластинчатого глушителя определяются двумя составляющими:ослаблением неоднородностями на входе и удельными потерямираспространения вдоль пластин (см. рисунок 5). На низкихчастотах, когда диаметр присоединенного канала меньшеполовины длины волны и распространение мод высшего порядкаподавлено, ослабление неоднородностями несущественно. Навысоких частотах, когда переходный элемент допускает падениезвука на пластины под случайными (произвольными) углами,ослабление неоднородностями, обычно составляющее от 6 до 10дБ, может приводить к увеличению удельных потерьраспространения.

Дополнительное ослабление неоднородностями эффективно дляпластин, в которых изменения внутренней структуры вдоль путираспространения обычно малы.

1 - ослабление неоднородностями; 2 - удельные потерираспространения

Рисунок 5 - Падение уровня звукового давления Lp вдольпластинчатого глушителя

Все соединения между стенками канала и нижними иливерхними краями пластин, которые иногда выполняют в видешироких зазоров (просветов), должны быть герметически закрыты


30

для предотвращения передачи побочного звука. Воздуховодымежду пластинами и стенкой могут быть выполнены в половинуширины воздуховода между соседними пластинами. Если удаетсяизбежать уменьшения потока по боковым воздуховодам, токрайняя пластина должна быть закреплена на стенке канала.

П р и м е ч а н и е - С акустической точки зрения крайняяпластина должна иметь половинную толщину, если ее структураоднородна.

При установке неоднородных по структуре пластин, например,частично облицованных, особое внимание следует уделятьинструкциям по монтажу. Как правило, две пластины, образующиевоздуховод, должны иметь одинаковую структуру, т.е. структураможет изменяться вдоль воздуховода, но не перпендикулярно кнему.

Для обеспечения долговечности пластин, подвергающихсявоздействию потока со скоростью свыше 5 м/с, следует прибегатьк мерам, гарантирующим однородность потока, например киспользованию выпрямителей потока. Поток через пластины впоперечном направлении может возникать из-за выдуванияматериала пластин, что следует предотвращать. Поэтому нерекомендуется располагать пластины сразу за сечениями, вкоторых сильно изменяется площадь поперечного сечения, и/илисразу за поворотами канала, в противном случае необходимоиспользовать направляющие стабилизаторы, обеспечивающиеоднородность потока.

Пластины, полностью покрытые фольгой для использования вовлажной атмосфере, могут испытывать повышенное внутреннеедавление (см. 5.5). Фольга может повреждаться (разрываться,трескаться) в процессе эксплуатации глушителя. Это ухудшаетхарактеристики поглощения на высоких частотах.

Для проверки состояния и замены пластин целесообразнопредоставлять к ним доступ. При проектировании глушителянеобходимо предусмотреть отверстия для возможностипроведения измерений. Для выполнения специальныхгигиенических требований следует обеспечить извлечениепластин для их очистки.

6.1.2.2 Пластины для широкополосного ослабления


31

В зависимости от толщины пластин, ширины воздуховода,защитного покрытия, расстояния между пластинами и степени ихзагрязненности пластины с равномерным заполнениемпоглотителя обеспечивают ослабление в нескольких октавныхполосах частот. Для низких частот высокого коэффициентапоглощения достигают применением толстых пластин, тогда какдля высоких частот достаточны тонкие пластины. Типичныечастотные характеристики пластин глушителя изображены нарисунке 6. На низких частотах удельные потери распространенияувеличиваются при возрастании толщины пластины и частотызвука. На средних частотах, где ширина канала совпадает споловиной длины волны, наблюдается максимум, значениекоторого обратно пропорционально значению сопротивленияпродувания поглотителя. Общее сопротивление продуваниюпотоком, перпендикулярным к пластине, не должно существеннопревышать 2 кН·с/м3. На высоких частотах, для которых ширинаканала или расстояние между пластинами значительнопревосходит половину длины волны звука, удельные потерираспространения становятся очень малыми.

Сопротивление продуванию Rs слоя покрытия: 1 - 0 кН·с/м3; 2 -0,2 кН с/м3; 3 - 0,4 кН·с/м3.

Толщина пластины d = 0,2 м.

Ширина воздуховода между пластинами s = 0,2 м.

Удельное сопротивление продуванию изотропного поглотителя r= 12 кН с/м4.


32

Рисунок 6 - Зависимость удельных потерь распространенияDa от частоты f для пластинчатого глушителя

П р и м е ч а н и е - Влияние пылевых отложений или плотнооблегающего пористого покрытия моделировано с помощьюспециального сопротивления продуванию Rs слоя покрытия.

Влияние толщины пластин показано на рисунке 7. Когдапластины перекрывают одну и туже часть поперечного сеченияканала (т.е. отношение s/d = const), толстые пластинынезначительно улучшают характеристики глушителя на низкихчастотах, обеспечивают умеренное ослабление на среднихчастотах и минимальные удельные потери распространения навысоких частотах. Для того чтобы улучшить поглощение на низкихчастотах за счет высокочастотного ослабления, применяютоблицовочные покрытия с увеличенной поверхностной массой (см.рисунок 8).

Толщина звукопоглощающих пластин d:1 - 0,15 м; 2 - 0,2 м; 3 - 0,3м.

Удельное сопротивление продуванию изотропного поглотителя r=12 кН с/м4.

Сопротивление продуванию слоя покрытия Rs - 0,2 кН с/м3.

Рисунок 7 - Зависимость удельных потерь распространенияDa от частоты f для глушителя с пластинами разной


33

толщины и шириной воздуховодов между пластинами,равной толщине пластин

1 - пластины без покрытия; 2 - пластины сперфорированным покрытием; 3 - пластины с частичным

покрытием

Рисунок 8 - Зависимость вносимых потерь Di от частотыfдля глушителей с обычными пластинами, полученная по

результатам измерений при лабораторных испытаниях

При выборе и оптимизации пластинчатых глушителей длянизкочастотного ослабления особое внимание следует уделятьматериалам наполнителя, покрытия и внутреннемусекционированию (каркасу) пластин. Для улучшения ослабленияна высоких частотах ширина воздуховодов должна бытьуменьшена, а секционированные пластины следует размещатьвдоль канала со смещением в поперечном направлении. Обе этимеры приводят к увеличению потерь давления. В то время каксмещение обеспечивает дополнительное ослабление менее 6 дБ,потери давления могут удвоиться (см. рисунок 9).


34

l = 0,75 м; s = 0,1 м; 1 - 4 - варианты расположения пластин;

х = 0,1 м; d= 0,2м; 5 - направление потока

Рисунок 9 - Экспериментально полученные зависимостивносимых потерь Di от частоты f и коэффициент потери

давления ζ для различных вариантов расположенияпластин

П р и м е ч а н и е - Значения Di, превышающие 40 дБ, зависят отпобочного шума.

Отмеченного уменьшения ослабления на высоких частотахможно ожидать при условии наличия прямой видимости междувходным и выходным отверстиями глушителя.

Загрязнение пластин в общем случае приводит к ухудшениюослабления на средних и высоких частотах.

6.1.2.3 Потери давления

Потери полного давления, вызываемые глушителем [см.равенство (2)], являются решающим фактором при выборе пластини ширины воздуховодов. Они включают в себя потери давленияна входе, выходе и вдоль глушителя в воздуховодах междупластинами. Для выбора глушителя должны быть известныдопустимые потери полного давления. В случае однородного безвихревого потока на входе глушителя и канала с постоянным


35

поперечным сечением оценка потерь давления на обоих концахглушителя может быть получена с использованием коэффициентапотерь давления ζs (no отношению к произвольному сечениюканала):

-(10)

где ζ1 -форм-фактор со стороны входа глушителя; дляпрямоугольных пластин ζ1 =1; для полукруглого входного профиляζ1 =0,1;

ζ2 - форм-фактор со стороны выхода глушителя; дляпрямоугольных пластин ζ2 =1; для полукруглого выходногопрофиля ζ2 = 0,7 (слабое влияние);

s - ширина воздуховода, м;

d - толщина пластины, м.

В целом потери давления увеличиваются как квадрат отношенияd/s. Фрикционные потери увеличиваются с ростом отношениядлины пластины l к поперечному гидравлическому сечению,которое пропорционально ширине воздуховода s. Длязвукопоглощающих пластин с перфорированным покрытием илибез него коэффициент потери давления ζf, обусловленныйтрением, можно оценить по формуле

- (11)


36

Значение 0,025 является типичным для половины коэффициентатрения звукопоглощающих пластин.

Тем не менее, для того чтобы обеспечить потери давления вдопустимых границах, пластины не должны быть слишкомтолстыми, а ширина воздуховодов не должна быть слишком малой.

Для сравнения с измерениями при лабораторных испытаниях всоответствии с [1] потери полного давления вычисляют по формуле

- (12)

П р и м е ч а н и е - Условия измерения по [1] приводят к Δζ= 0 [см.равенство (2)].

6.1.2.4 Влияние потока на ослабление и генерацию звука

Поток со скоростью вплоть до 20 м/с испытывает сильноедиссипативное ослабление в воздуховоде.

Поток может влиять на рассеяние звука в пластинчатыхглушителях двумя способами. Во-первых, скорость звукаразличается для входного и выходного направлений. Во-вторых,неоднородность профиля скорости вызывает эффект рефракции.Оба эффекта зависят от числа Маха Ма, и ими можно пренебречьдля Ма < 0,05.

Более важным является регенерация звука потоком. Потоковыйшум, измеряемый при лабораторных испытаниях, характеризуетсяуровнями звуковой мощности, непосредственно связанными соскоростями потока. Эти уровни имеют отношение к безвихревомувходному потоку глушителя. Если эти условия не выполняются прииспытаниях на месте установки глушителя, например вследствиеконструкции всасывающего канала, могут наблюдатьсяповышенные значения уровней потокового шума.

Уровень звуковой мощности, излучаемой глушителем, не можетбыть меньше уровня звуковой мощности потокового шума.


37

Ослабление, измеренное на месте, часто оказывается меньшеизмеренного при лабораторных испытаниях, которое определяютбез учета потокового шума. Оценка октавного уровня звуковоймощности потокового шума Lw,oct может быть определена поформуле

-(13)

где В - величина, зависящая от типа глушителя и частоты, дБ;

v - скорость потока в наиболее узком сечении глушителя, м/с;

с - скорость звука в среде, м/с;

Ма - число Маха (Ма = v/c);

р - статическое давление в канале, Па;

S - площадь наиболее узкого поперечного сечения, м2;

f - среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц;

Н - максимальный поперечный размер канала, м;

δ - пространственный масштаб, характеризующийвысокочастотную спектральную составляющую потокового шума,м;

W0 = 1BT.

Уровень звуковой мощности потокового шума изменяется стемпературой TB в соответствии с приближенной зависимостью–25lg(T/T0). Для гладкостенных диссипативных пластинчатыхглушителей, используемых в тепловом, вентиляционном икондиционирующем оборудовании, приближение задаютзначениями В = 58 дБ, δ = 0,02 м. Для данного случая графикзависимости, определяемой формулой (13), изображен на рисунке


38

10; корректированные по характеристике А уровни звуковоймощности LWA для поперечного сечения канала площадью 1 м2вычисляют затем по формуле

-(14)

где v0 = 1 м/с.

П р и м е ч а н и е - Для глушителей других типов, в частностирезонаторных, В может быть больше в определенных частотныхполосах. Однако какую-либо общую информацию о значениях В и δдать нельзя.

Рисунок 10 - Зависимость октавных уровней звуковоймощности LW,oct потокового шума от частоты f принормальных атмосферных условиях для канального

глушителя с площадью наименьшего поперечного сеченияS = 0,5 м2, максимальным поперечным сечением канала

Н= 1 м при различных скоростях потока v


39

6.1.3 Диссипативные глушители с изгибами

Изгибы встречаются на всасывающих (например, поглощающихдисковых затворах, см. рисунок 11) или выпускных отверстиях, атакже на поворотах трассы длинных канальных систем. На низкихчастотах, когда диаметр поперечного сечения мал по сравнению сдлиной волны звука, изгибы в канале (как и эластичные трубчатыеглушители) не влияют на передачу звука. На высоких частотахдлина волны меньше ширины канала, и звуковой луч, падая прираспространении на поглощающую облицовку, сильноослабляется.

Рисунок 11 - Всасывающее отверстие глушителя споглощающим экраном

П р и м е ч а н и е - По сути, ослабление звука изгибами можетбыть определено как дополнительное ослабление, наблюдаемое визогнутых каналах глушителей по сравнению с прямыми. Тем неменее, в настоящее время нет стандартных методик измеренияослабления данного вида. На практике влияние облицовки можетбыть определено путем сравнения конструкций, имеющих жесткиестены, с конструкциями, включающими в себя поглощающиепокрытия.

Действие дисковых затворов может быть описано с помощьюравенства (7). Отношение U/S не изменяется вдоль радиальногопути распространения звука. Эффективная длина определяетсярадиусом диска. Поскольку размеры затворов обычно малы,подавление образования луча не столь важно. Конец каналаобразует закругленную воронку, позволяющую уменьшитьотносительно высокие потери давления.


40

При наличии углов необходимо отчетливо различать каналы(каналы с аэродинамическими формами) и обычныевентиляционные трубы. В обтекаемых каналах применяютзвукопоглощающие направляющие стабилизаторы (крылья),которые занимают немного места, но могут иметь существенноедействие на высоких частотах. В обычных вентиляционных каналахприменяют облицовку стен вблизи угла. Если стены имеютвыступы, сравнимые по размерам с длиной волны звука, тобольшая часть звука будет рассеяна и значительно ослаблена. Нарисунке 12 показан пример определения потерь при прохождениидля поворота (изгиба) канала при наличии или отсутствиизвукоизолирующего покрытия.


41

Рисунок 12 - Зависимость потерь при прохождении Dt отчастоты f для поворота (изгиба) канала при различныхспособах размещения звукопоглощающей облицовкистенок (вентиляционная шахта подземного туннеля)

6.2 Реактивные глушители6.2.1 Резонаторные глушители


42


Как для облицовки каналов, так и при изготовлениизвукопоглощающих пластин применяют ослабляющие звукэлементы в форме поглотителей или резонаторов. В специальныхприложениях полезно объединять оба вида элементов.

На рисунке 13 изображены резонаторы следующих типов:

а - звукопоглощающий слой с низким сопротивлениемпродуванию на жесткой подложке с поперечными секциями,представляющими собой четвертьволновый резонатор;

b - аналогичное устройство со слабоперфорированнойотверстиями или щелями плоскостью для создания эффекта«бутылочного горла» на пути воздушного звука (резонаторГельмгольца);

с - аналогично секционированная облицовка со стенками иззвукопоглощающего материала или без поглотителя;

d - аналогичное устройство, облицованное легкой пленкой(фольгой) или пластинами.

1 - резистивный слой; 2 - перфорированная пластина илипластина со щелями; 3 - звукопоглощающий слой; 4 -

пленка (фольга) или пластина; 5 - твердая подложка илиплоскость симметрии

Рисунок 13 - Типы резонаторных облицовок (схематично)


43

На практике применяют сочетания резонаторов Гельмгольца ипластинчатых резонаторов, которые не требуют никакихпоглощающих материалов [4].

8.2.1.2 Четвертьволновые резонаторы

Частоту четвертьволнового резонанса f0, Гц, определяютформулой

- (15)

где с - скорость звука, м/с;

t - эффективная толщина облицовки, м.

Для примера на рисунке 18 показаны многозвенныечетвертьволновые резонаторы. Ширина боковых ответвлений,которые могут быть ориентированы перпендикулярно илинаклонно к плоскости покрытия, должна быть меньше t(предпочтительно меньше t/2) в направлении распространениязвука. Звукопоглощающий материал (в случае применения)должен быть защищен от загрязнения и абразивного истирания,вызываемых потоком. Четвертьволновые резонаторы эффективнытакже на нечетных гармониках собственной частоты f0, еслиширина камеры достаточно мала.

6.2.1.3 Резонаторы Гельмгольца

Собственную частоту резонатора Гельмгольца f0 определяют поформуле

-(16)


44

где s - доля открытой части площади пластины покрытия

l- толщина пластины, м;

Δl - концевая поправка к отверстиям;

с и t - те же, что в формуле (15).

График зависимости (16) показан на рисунке 14. Концеваяпоправка зависит от диаметра отверстий и их относительногоположения, а также от скорости проходящего потока, котораядолжна превышать 15 м/с.

П р и м е ч а н и е - При одной и той же глубине резонаторГельмгольца всегда настроен на более низкую частоту ифункционирует в более узкой полосе частот, чем аналогичныйчетвертьволновый резонатор. Демпфирование камеры не приводитк значительным изменениям ширины полосы. Для сравненияпористый материал, используемый в качестве покрытия, действуеткак эффективный демпфер, но чувствителен к загрязнению.

6.2.1.4 Пластинчатые или пленочные резонаторы

Для вычисления резонансной частоты пластинчатого илипленочного резонатора следует заменить t(l + Δl) в формуле (16) нар/m":

- (17)

где

-


45

р - плотность газа, кг/м3;

m" - поверхностная плотность пластины или пленки, кг/м2;

с и t - те же, что в формуле (15).

Для воздуха при нормальных атмосферных условиях а = 60кг1/2Гц/м1/2. График зависимости (17) показан на рисунке 15.Подходящим выбором материалов и конструкции резонатораможно избежать осаждения отложений и предотвратить ихсовместную вибрацию с покрытием, которое становитсячувствительным к разрушению. Применяют специальнуюметаллическую или пластиковую фольгу. При использованиитонкой фольги существует опасность возбуждения потокомфлаттерного шума.

Рисунок 14 - Зависимость резонансной частоты резонатораГельмгольца f0 от доли s открытой части площади

перфорированной пластины покрытия (толщина 1 мм,диаметр отверстий 5 мм) перед разделенной на секции

облицовкой глубиной t(c = 340 м/с)


46

Рисунок 15 - Зависимость резонансной частоты f0пластинчатого или пленочного резонатора от

поверхностной плотности массы m" податливой пластиныперед разделенной на секции облицовкой глубиной t (с =

340 м/с, р =1,2 кг/м3)

На высоких частотах вибрационные характеристики покрытияиспользуют для формирования акустически мягких стенок вдополнительных частотных полосах. Ослабления в широкой полосечастот с большей надежностью достигают размещением различнонастроенных резонаторов вдоль канала. Расстояние междугруппами резонаторов должно быть не менее одной четвертинаибольшей длины волны, для того чтобы избежатьнежелательного взаимодействия между ними. Такое же правилоприменяют для различных сторон каналов. Поскольку резонаторынаиболее эффективны в частотных областях, где ширинавоздуховодов между облицовками меньше, чем половина длиныволны, различно настроенные резонаторы не следует применятьдля противоположных стенок.

Для резонаторов всех типов собственная частота зависит оттемпературы вследствие зависимости от температуры скоростизвука с:

(18)


47

-

где T - абсолютная температура, К;

Т0 - температура окружающей среды, К;

с0 - скорость звука при температуре Т0, м/с.

Для того чтобы настроить резонатор на заданную собственнуючастоту при повышенной температуре Т, необходимо увеличить егоразмеры пропорционально множителю

-

по сравнению с размерами, соответствующими температуреокружающей среды.

6.2.2 Отражательные глушители


Отражательные глушители обычно проектируют для ослабленияосновных мод в каналах ниже частоты возникновения моднаивысших порядков, т.е. для относительно узких каналов. В болеешироких каналах распространение наивысших мод может бытьпредотвращено применением жестких аксиальных перегородокканала (так называемых модовых или модальных фильтров). Частьпадающего звука будет отражаться. Этот эффект в настоящеевремя практически не используют.

Отражательные глушители могут состоять из:

- простых расширений или сужений;

- корпуса, содержащего многочисленные взаимосвязанныерасширительные камеры;

- ответвляющихся каналов;

- пластин реактивного типа.


48

Следует отличать отражательные глушители для стационарныхустановок от глушителей для автомобилей и другого мобильногооборудования.

Выбирая глушитель для стационарного оборудования, преждевсего следует уделить особое внимание возможности достижениянеобходимой механической прочности простымиконструкционными мерами. В глушителях для магистралейдавления корпус проектируют как баллон высокого давления.Излучение звука корпусом подавляют применением подходящихтяжелых или жестких круглых поперечных сечений.

Отражательные глушители для автомобилей проектируют сучетом ограничений по массе и поперечным размерам. Какследствие, легкие корпуса изготовляют с овальными илинекруглыми поперечными сечениями. Излучение звука такимикорпусами должно быть подавлено специальными мерами,например применением конструкций из двух оболочек споглощающим слоем между ними, использованием жесткихпереборок в качестве стенок камеры, применением специальныхребер для обеспечения прочности.

Все поперечные, а часто и осевые размеры арматуры являютсямалыми по сравнению с длиной волны подлежащего ослаблениюнизкочастотного звука. При настройке элементов глушителяследует учитывать повышенные температуры в выпускном газовомпотоке двигателей внутреннего сгорания и магистралей высокогодавления. Нелинейность (ударные волны) и потоковый шумявляются решающими факторами при ослаблениивысокочастотного звука,

В отсутствие потока и при высоких уровнях звука может бытьполучено хорошее согласование между расчетнымихарактеристиками канала и результатами при лабораторныхиспытаниях с использованием громкоговорителей [5]. Однако напрактике влияние потока очень важно. Поток вызывает затуханиезвука в перфорированных трубах и расширительных камерах (см.рисунок 16). Настройка резонаторов нарушается, и их затуханиеувеличивается или уменьшается в зависимости от направленияпотока.


49

Рисунок 16 - Зависимость вносимых потерь Di от частоты fдля однокамерного отражательного глушителя для

различных скоростей потока в направлениираспространения звука

6.2.2.2 Расширения и расширительные камеры

Если диаметр поперечного сечения на выходе глушителя мал посравнению с длиной волны λ= c/f, то звук отражается от открытогоконца обратно в направлении источника звука. В этом случаеотражение будет сильнее и, следовательно, звук, излученныйнаружу, будет слабее, чем при большом диаметре, а также будетбольше телесный угол излучения Ω. Для увеличения отраженныхпотерь Dm на выходе площадь S должна быть как можно меньшеи выпускное отверстие должно быть (что предпочтительно)расположено как можно дальше от стены (Ω =4π), а не в стене (Ω= 2π), на ребре (Ω = π) и в углу(Ω = π /2), см. равенство (19):

-(19)

где с - скорость звука, м/с;

f - частота, Гц;


50

Ω - телесный угол излучения, ср;

S - площадь выпускного отверстия, м2.

Поток, выходя из канала в открытое или замкнутоепространство, будет регенерировать звук, если в выходномотверстии заметно падает давление. Для того чтобы в критическихслучаях сохранить регенерацию звука на малом уровне, выходноеотверстие должно иметь по возможности большую площадь и бытьсвободным от препятствий.

П р и м е ч а н и е - Когда линейные размеры расширительнойкамеры в любом направлении малы по сравнению с длиной волнызвука, ее объем по отношению к открытой области является«газовой пружиной» заключенного в этом объеме газа. Чем большеобъем, тем мягче пружина. Такой элемент имеет характеристикувысокочастотного полосового фильтра.

Когда линейные размеры расширительной камеры в любомнаправлении велики по сравнению с длиной волны звука,создается диффузное звуковое поле, которое обеспечиваетакустическую развязку (уменьшает взаимное влияние) различныхотверстий. Многократные отражения можно использовать дляобеспечения заметного ослабления даже в случае слабогопоглощения в камере.

6.2.2.3 Сужения

Короткие трубки, помещаемые в перегородки между двумякамерами, акустически эффективны вместе с массой находящегосяв них газа (с учетом концевых поправок) при условии, что газнеподвижен и длина труб мала по сравнению с длиной волны. Дляотверстия в тонкой стенке или в перфорированной пластине этамасса, по существу, сама играет роль концевой поправки. Такиетрубки и отверстия имеют низкочастотные полосовыехарактеристики и могут быть использованы для настройкирезонансов глушителя.

Для труб, переносящих поток, резистивные свойстваповышаются, в частности с падением давления в выпускномотверстии. Проходящий через перфорированную пластину потоктакже увеличивает удельное сопротивление этого элемента.

Специальными сужениями являются насадки Вентури,применяемые как отдельные элементы или объединяемые с


51

перфорированными пластинами. При подходящих размерах такиеэлементы оказывает значительно меньшее сопротивление дляпостоянного потока, чем для совокупности импульсных колебаний,т.е. действуют как нелинейные элементы.

6.2.2.4 Многокамерные глушители

Отражательные глушители могут состоять из корпуса снесколькими фланцами, соединенными с источникомвсасывающим и выпускным каналами, и патрубков, установленныхвнутри корпуса. Эти патрубки формируют изменения поперечногосечения, ответвления и тупики (см. рисунок 17). Изменениямипоперечного сечения являются расширения и сужения.Акустические характеристики определяются, главным образом,отношением линейного размера l к длине волны λ. Это отношениеобратно пропорционального квадратному корню из абсолютнойтемпературы:

- (20)

где Т- температура газового потока в канале, К;

Т0 - температура окружающей среды, К;

λ - длина волны звука при температуре Т, м;

λ0 - длина волны звука при температуре окружающей Т0, м.

Рисунок 17 - Многокамерный реактивный глушитель


52

6.2.2.5 Ответвления

Если канал разделяется на ветви, отличающиеся по длине отпрямого пути распространения звука на величину Δl, то врезультате интерференции в месте слияния может бытьдостигнута высокая степень ослабления на частотах, кратныхнечетному числу частоты с/(2Δl), где с - скорость звука. Такаяинтерференция увеличивает отражения в некоторых узких полосахчастот в точках разветвления.

Боковые ответвления, у которых длина мала по сравнению счетвертью длины волны, являются специальной разновидностьюответвлений, имеющей характеристики четвертьволновыхрезонаторов.

6.2.2.6 Реактивные пластины

Облицовки каналов или пластины с резонаторами, которые недемпфированы звукопоглощающим материалом, вызываютвысокие вносимые потери главным образом на частотах, близких ксобственной частоте резонатора (см. рисунки 18 и 19).


53

1-пластины с резонаторами, настроенными на частоты 160и 315 ГЦ, 2- пластины с резонаторами, настроенными начастоту 40 Гц. Верхняя кривая - без глушителя, нижняя

кривая - с глушителями 1 и 2, установленнымипоследовательно

Рисунок 19 - Зависимость уровня звука LрА от частоты f нарасстоянии 1 м от выпускного конца дымохода

П р и м е ч а н и е - Поток со скоростью, превышающей 10 м/с,может изменить настройку резонаторов в сторону высоких частотвплоть до 1/3 октавы и увеличить или уменьшить демпфирование взависимости от формы резонатора.

В зависимости от размеров шероховатости поверхностей посравнению с длиной волны на высоких частотах ослаблениестановится независимым от частоты, Это несущественно дляплоских резонаторов.

Результаты лабораторных измерений являются надежными приусловии, если можно реально учесть влияние потока на настройку,демпфирование (увеличение или уменьшение) и регенерированиезвука. Влияние температуры на поглощение обычно нельзяизмерить.

Вычисления часто ограничены областью частот внепосредственной близости к собственной частоте. Учет влиянияпотока и шероховатости поверхности также вызывает трудностипри вычислениях.


54

На рисунке 18 эффективные шероховатости определяются,главным образом, отношением ширины бокового ответвления кдлине волны.

Отражательные глушители, такие как пластинчатые/пленочныеи резонаторы Гельмгольца или их сочетания, в которыхпоглощение звука происходит исключительно вследствиеэффектов в граничном слое (условия вязкости и нагревания) илираспространяющейся по конструкции вибрации, представляетособый интерес из-за их способности противостоять загрязнениямдаже в случае разрушения глушителя. Этот тип глушителей из-зазамкнутости их поверхности особенно пригоден для площадей сповышенными гигиеническими требованиями.

6.3 Глушители сбросаВсегда следует убедиться в том, что присоединенный к машине

глушитель не снижает ее безопасность.

Глушители сброса, присоединяемые к выходным отверстиямвыпускных клапанов, имеют малые размеры. Они состоят изцилиндрического элемента с поверхностью, площадь которойвелика по сравнению с поперечным сечением канала (трубы) ипроницаема для потока (см. рисунок 20). Подходящеесопротивление продуванию оболочки, состоящей из пористогоматериала или спеченного металла, обеспечивает почтиравномерное распределение потока по всей площади оболочки.

1 - воздухонипроницаемый материал (например, изметаллокерамики или спеченного гранулированногометалла); 2 - газовая среда под высоким давлением

Рисунок 20 - Дросселирующий глушитель дляпневматических систем


55

Такие дросселирующие глушители имеют резьбовое окончаниедля присоединения к трубе. В случае загрязнения их заменяют безочистки паром, моющими средствами или отжигом.

Глушители для линий выпускных клапанов повышеннойбезопасности проектируют как многокаскадную систему сбросадавления. Это достигается применением перфорированныхметаллических листов, которые гарантируют допустимоевозрастание давления. Конструкция должна обладать повышенноймеханической прочностью, так чтобы в момент сброса давленияне произошло смятия или разрушения. Следует предотвращатьзамерзание конденсированной жидкости в глушителе. Дляудовлетворения жестких требований к снижению уровня шумаперфорированные пластины часто объединяют с диссипативнымиглушителями.

7 Методы измерений

7.1 Лабораторные методы измерений7.1.1 Обзор

Применяют следующие методы измерений;

- лабораторные измерения для канальных глушителей всоответствии с [1];

- определение вносимых потерь глушителя в каналах без потока,лабораторный ориентировочный метод по [6];

- дополнительные лабораторные измерения длясовершенствования и детального анализа канальных глушителей;

- определение вносимых потерь для глушителя машины путемизмерения уровня звуковой мощности машины с глушителем и безнего в соответствии с ГОСТ 31274-2004 и ГОСТ 31275-2002.

Метод выбирают в зависимости от области примененияглушителя и цели использования полученных результатов.

7.1.2 Методы измерения в соответствии с [1]


56


Методы требуют больших затрат, особенно при определениивносимых потерь в присутствии потока. Поэтому для скоростейпотока в воздуховодах между звукопоглощающими пластинамименее 20 м/с обычно пренебрегают эффектами, связанными спотоком.

Испытания, проводимые в различных реверберационныхкамерах на различных испытательных установках, будутпоказывать малые стандартные отклонения воспроизводимостивносимых потерь до тех пор, пока звуковое поле в глушителе будетобразовано плоскими волнами. Однако трудно (вследствие разныхпричин) избежать возбуждения мод высших порядков вблизичастоты их возникновения и на более высоких частотах. Это можетвызывать большие отклонения воспроизводимости измерений.

Лабораторные измерения обычно не позволяютэкстраполировать характеристики глушителя для большихзначений температур, давлений и скоростей потока.

7.1.3 Методы измерения в соответствии с [6].

Лабораторные измерения вносимых потерь без потока в малыхглушителях для систем кондиционирования и вентиляции ианалогичных областей применения могут быть выполнены всоответствии с [6]. Малое стандартное отклонениевоспроизводимости для измерений в различных лабораторияхобеспечивают выбором размеров источника звука ииспытательных каналов перед глушителем и позади него, а такжеразмеров замещающей трубы.

7.1.4 Дополнительные измерения для канальных глушителей

Глушители с прямыми каналами или воздуховодами для газовогопотока могут быть детально обследованы путем перемещениямикрофона вдоль канала. Этот метод позволяет установитьраспределение звукового давления, аналогичного показанному нарисунке 5, в частотных полосах.

Если модели глушителей построены с соблюдением подобиягеометрических пропорций, принципа действия глушителей исвойств материалов (см. 6.1,1), то лабораторные измеренияпозволяют прогнозировать эффективность глушителей в реальныхусловиях. Такой метод используют для больших глушителейсложной формы, работающих в особых условиях.


57

7.1.5 Методы измерений для глушителей шума малых машин

Для того чтобы определить вносимые потери глушителей длямалых машин, при лабораторных измерениях используют какметод свободного поля (метод измерительной поверхности поГОСТ 31275-2002), так и метод реверберационной камеры всоответствии с ГОСТ 31274-2004 в зависимости от значимости иразделимости шума других машин. Метод выбирают всоответствии с требуемой точностью. Следует определить, когданужно проводить измерения с глушителем и без него илизамещать глушитель толстостенной трубой с входным и выходнымпоперечными сечениями, подобными сечениям глушителя.

7.2 Методы измерений на местеустановки

Измерения на месте установки глушителя отличаются отлабораторных измерений следующим:

- метод измерения должен быть приспособлен для измерений наместе;

- детальные условия измерений, например число и положенияточек измерений, не могут быть определены независимо отреальных условий на месте;

- преобразования измеряемых величин, таких как уровнизвукового давления, в величины, характеризующие глушитель,например вносимые потери, могут быть выполнены не на основерезультатов лабораторных испытаний, а только исключительнопутем измерений на месте установки;

- отделение потокового шума и других факторов,ограничивающих ослабление, является трудноосуществимым;

- измерения потока, если это возможно, могут быть выполненылишь с точностью ориентировочного метода.

Эти различия допускаются ГОСТ 31324-2006. Заинтересованныестороны должны до начала измерений выбрать подходящий методизмерений, основываясь на некотором предварительном перечнеусловий, и достигнуть соглашения относительно практическихзначений поправок измеряемых величин. Потоковый шумрассматривают как неотъемлемое свойство глушителя, присущее


58



ему в особых условиях применения и в этом смысле являющеесячастью его характеристики ослабления. Измерения параметровпотока полезны, главным образом, для выявления неоднородностираспределения потока, которое может вызывать ненадлежащуюработу глушителя.

Измерения по ГОСТ 31324-2006 на месте установки могут бытьвыполнены с помощью перемещающегося или расположенного вфиксированных точках микрофона вдоль свободного канала иливоздуховода. Это помогает выявить побочные путираспространения звука.

7.3 Методы измерения на транспортныхсредствах

Не существует специальных стандартов, устанавливающихтребования к испытаниям глушителей на движущихсятранспортных средствах.

8 Информация о глушителях

8.1 Информация, предоставляемаяпользователем (потребителем)

Для определения требований, предъявляемых к глушителю,пользователь/покупатель должен, по возможности, предоставитьпоставщику/производителю, как минимум, следующуюинформацию:

a) тип машины или установки (информация относительнорепрезентативных режимов работы), например:

- для поршневых машин: мощность, скорость (число оборотов)двигателя, принцип действия, последовательностьискрообразования или число циклов (тактов) соответственно,

- для летательных аппаратов: мощность или объем потока иразность давлений, скорость двигателя, принцип действия, числоуправляющих и вращающихся лопастей на один оборот, число


59


оборотов, форма и тип лопастей, размеры входного и выходногопоперечных сечений;

b) перемещаемая среда:

- наименование,

- массовый или объемный расход,

- температура, давление, влажность, газовая постоянная илиплотность,

- тип и количественные параметры загрязнений,

- материалы, допустимые к использованию для изготовленияглушителя;

с) условия пространственного размещения всей установки,включая глушитель и трубопроводы (эскиз с указанием размеров);

d)требуемое ослабление в виде:

- корректированного по характеристике А уровня звуковогодавления для заданного спектра как функции частоты или

- вносимые потери в 1/3-октавныхили октавных полосах частот от50 Гц до 10 кГц, или

- вносимая разность уровней звукового давления для заданнойконтрольной точки измерений в полосах частот от 50 Гц до 10 кГц;

e) допустимые потери давления;

f) дополнительные требования, касающиеся, например:

- огнезащиты,

- условий безопасности,

- удобства и периодичности обслуживания, продолжительностипростоя из-за операций обслуживания,

- дополнительной специальной информации (принеобходимости).


60

8.2 Информация, предоставляемаяпроизводителем

Для определения эксплуатационных характеристик глушителяпоставщик/производитель должен, по возможности, предоставитьпотребителю, как минимум, следующую информацию:

a) гарантируемое ослабление звука при заданных условияхработы в 1/3-октавных или октавных полосах частот, задаваемое вформе:

- вносимых потерь или

- потерь при прохождении вместе с корректирующимивеличинами в соответствии с ГОСТ 31324-2006 и заданнымиточками измерений, или

- вносимой разности уровней звукового давления для заданнойточки наблюдения;

b) потери давления при заданных условиях работы с учетомусловий для потока на входе и выходе;

c) геометрию глушителя (чертеж);

d) используемые материалы, в частности информацию,пригодную для оценки совместимости с требованиями чистотыпомещений и потенциальной опасности для здоровья путемсравнения с нормами или рекомендуемыми величинами;

e) массу, требования к условиям монтажа, проверке иобслуживанию;

f) дополнительную специальную информацию (принеобходимости).


61


Приложение А(рекомендуемое)

Применения

А.1 Оборудование для вентиляции икондиционирования воздуха

А.1.1 Общие положения

Технологии тепловентиляции и кондиционирования воздуха(ТВКВ) - одна из основных областей применения глушителей.Главной задачей здесь является обеспечение в помещениизаданного низкого уровня шума вентилятора и потокового шума,порождаемого воздухораспределительной арматурой. Следуетобращать внимание на утечки воздуха. Кроме того, так называемыеперекрестные глушители используют для обеспечениясоответствия звукоизоляции смежных помещений установленнымтребованиям (см. А.1.4). Если к системам ТВКВ предъявляют особожесткие требования по акустическим характеристикам, то вдополнение к диссипативным глушителям могут быть примененырезонаторные глушители. Как с акустической, так и сэкономической точки зрения удобно размещать резонаторныйглушитель вблизи вентилятора (первичный глушитель) идиссипативный глушитель на выходе системы вентиляции(вторичный глушитель).

А.1.2 Предупреждение возникновения потокового шума

Поскольку звуковая мощность широкополосного шума потокапропорциональна шестой степени его скорости [см. формулу (13)],для предупреждения возникновения потокового шума необходимообеспечить малую максимальную скорость потока в поперечномсечении канала на всем его протяжении. Размещаемые в каналахэлементы вызывают периодические вихревые движения,генерирующие чистые тоны. Это явление предотвращают примене-нием специальных форм и ориентацией элементов относительнонаправления потока. Применяют специальные направляющиестабилизаторы на шумопоглощающих пластинах и в местахповорота канала для уменьшения потерь давления, вызываемых


62

дополнительным потоковым шумом, кроме случаев, когда этиэлементы сами являются звукопоглощающими конструкциями.

А.1.3 Эластичные трубчатые глушители

Соединение двух произвольных труб может быть выполнено спомощью радиально жестких, но аксиально эластичных трубчатыхсегментов. Стенки сегментов обеспечивают высокие потери припрохождении, если они имеют правильное круглое поперечноесечение и не деформированы при установке или не поврежденыпри изгибании. Внутреннее покрытие сегментов обеспечиваетэффективность глушителя, главным образом на высоких частотах.

А.1.4 Взаимное (перекрестное) ослабление

В технологии ТВКВ взаимное влияние - это передача звука изодного помещения в другое через вентиляционный канал,открытый с обоих концов. Если имеются требования относительнозвукоизоляции воздушного шума между двумя помещениями,передача звука таким побочным путем должна быть устраненаразмещением перекрестных глушителей в канале между двумяпомещениями. На рисунках А.1 и А.2 приведен пример,схематично показывающий перекрестный глушитель и егоэффективность. Перекрестное (взаимное) ослабление являетсярезультатом совместного действия потерь при прохождениисистемы каналов, вносимых потерь глушителя и отражения отконцов

.

1- направление потока; 2- помещение 1; 3- помещение 2; 4-дисковый клапан; 5- дисспативный глушитель


63

Рисунок А.1 - Перекрестные глушители с дисковымиклапанами в системе ТВКВ (схематично)

1 - с глушителем; 2 – без глушителя

Рисунок А.2 - Зависимость потерь при прохождении Dts отчастоты f для перекрестного глушителя (гибкий трубчатый

глушитель длиной 500 мм, толщина звукопоглощающегопокрытия 25 мм) с дисковым клапаном номинальной

ширины 150 мм

П р и м е ч а н и е - Измерения были проведены с наполовинуоткрытым дисковым клапаном.

А.1.5 Вентиляция производственных помещений

Для защиты прилегающих территорий от шумапроизводственные помещения и открытые установки с венти-ляционными выходами на фасаде должны быть снабженыфасадными глушителями. Если по экономическим соображениямприменяют естественную вентиляцию, то выпускные отверстиядолжны иметь большую площадь и должны быть снабженыдиссипативными глушителями. Для умеренных требований к шумудостаточно применить ослабляющие шум жалюзи (рисунок А.3).Если требования более высокие, следует устанавливатьприспособления, защищающие от непогоды, поскольку звук можетгенерироваться при определенных погодных условиях (ветер идождь)


64

1 – жалюзи типа А; 2 – жалюзи типа В

Рисунок А.3 - Зависимость потерь при прохождении Dts отчастоты f для жалюзи двух типов

А.2 Промышленные предприятияА.2.1 Области применения

Ослабление шума применяют, например, на энергетических,химических, горно-рудных и обогатительных предприятиях.

Глушители обычно требуются:

- на стороне всасывания и нагнетания в воздуходувныхустройствах;

- в конвейерных линиях мельничного и другогоперерабатывающего оборудования;

- на стороне всасывания и выпуска топок печей и газовыхтурбин;

- пневматических конвейерах и подъемных установках;

- позади управляющих клапанов в трубопроводах;

- для предохранительных клапанов;

- вентиляционных системах кожухов и кабин.


65

А.2.2 Вентиляторы

Вентиляторы считают наиболее распространеннымипромышленными источниками шума. В зависимости от требованийк снижению шума глушители могут быть установлены как навсасывающей, так и на нагнетающей стороне. Характернойособенностью большинства воздуходувных устройств являетсямаксимальное излучение в низкочастотной области. Кромеширокополосного шума, звуковое излучение содержит большоечисло тональных составляющих.

Частотная характеристика ослабления и потери давлениядолжны быть согласованы с характеристиками воздуходувногоустройства. При одновременном действии широкополосного шумаи тональных составляющих рекомендуется объединятьширокополосные диссипативные глушители с настраиваемымирезонаторными и реактивными глушителями. При необходимостиослабить низкочастотный шум для размещения глушителятребуется значительное пространство, поскольку низкочастотноеослабление проводят с помощью толстых облицовок. Тональныесоставляющие можно ослабить с помощью резонаторныхглушителей, требующих небольшого места.

При определении режима работы вентилятора принимают вовнимание потери давления. При значительных потерях давлениятребуется большая мощность вентилятора, при вращении которогонаблюдается повышенное звуковое излучение и ожидаютсяповышенные эксплуатационные затраты.

Если глушитель установлен непосредственно передвентилятором или сразу за ним, необходимо учитыватьструктурный шум, возбуждаемый вентилятором в корпусеглушителя. Сильный структурный шум в корпусе глушителя можетвызывать излучение звука в канал. При этом характеристикиглушителя ограничены побочной передачей звука (см. 5.3).Рекомендуется помещать эластичное соединение в стенку каналаперед глушителем. Если глушитель устанавливают на одномкаркасе с вентилятором, то при необходимости корпус глушителяснабжают дополнительными эластичными креплениями. Дляудовлетворения норм шума требуются резиновые элементы вкорпусе глушителя, чтобы избежать передачи побочногоструктурного шума, ухудшающего характеристики глушителя.

А.2.3 Шахтные вентиляторы


66

Шахтную вентиляцию строят, главным образом, на базе большихназемных аксиальных вентиляторов, способных перемещатьбольшие объемы воздуха. Пластинчатые глушители устанавливаютв вертикальных и горизонтальных диффузорах. Они подвергаютсякоррозийному и абразивному износу и должны обладать высокойустойчивостью к динамическим нагрузкам. Пластины, состоящиеиз четвертьволновых резонаторов или резонаторов Гельмгольца,изготовляют с использованием элементов из нержавеющей стали ибетона.

При выборе конструкции необходимо учитывать направленностьзвукового излучения. Как правило, при большом сечениивыходного отверстия направленность излучения определяетсядифракцией звука на выходном отверстии. Пример показан нарисунке А.4.


67

а - вид сверху; b - вид сбоку; 1-8 - направлениярасположения точек измерений в горизонтальной

плоскости; 9 - направление изменения углав вертикальной плоскости

Рисунок А.4 - Зависимость индекса направленности DI отчастоты f излучения звука выходного диффузора для

различных значений углав вертикальной плоскости

П р и м е ч а н и е - Кривые построены по результатам измерений,полученным на высоте от 20 до 25 м над землей, значения былиусреднены по восьми горизонтальным направлениям, диаметрдиффузора 9 м, средняя скорость потока 4 м/с, средняя скоростьветра не более 3 м/с.

А.2.4 Дымососы

В дополнение к естественной (конвективной) тяге вэнергетических установках применяют вентиляторы для удалениядымовых газов через дымовые трубы, расположенные зафильтрующими элементами. Несмотря на фильтрацию, дымовойгаз несет золу и другие продукты сгорания, приводящие кснижению эффективности поглощающих элементов вследствиеобразования пылевых налетов на их поверхности. Поэтому вглушителях используют резонаторные элементы, как описано в6.2.2.1. При рабочих температурах от 100°С до 200 °С учитываютвоздействие температуры по формулам (18) и (20).

А.2.5 Охлаждающие башни (градирни)

В градирнях с жидким охладителем глушители подвергаютсявоздействию коррозии вследствие высокой влажности. Каплиохлаждающей воды вызывают шум с максимальным излучениемв диапазоне 1-2 кГц. Для градирен с естественной вентиляциейэтот шум является преобладающим. В охлаждающих башнях спринудительной тягой присутствует также низкочастотноеизлучение от вентиляторов.

В общем случае для снижения шума звукопоглощающиепластины глушителей изготовляют из водоотталкивающих(гидрофобных) пористых поглотителей. Необходимо применятьобязательное акустически прозрачное защитное покрытие. Дляпредотвращения коррозии каркас и покрытие пластин


68

изготовляют из нержавеющей стали, алюминия и пластмассовыхматериалов.

В градирнях с естественной вытяжкой потери давления вглушителях не превышают 10 Па, тогда как в башнях спринудительной тягой допускаются потери давления до 70 Па.

А.2.6 Компрессоры

Компрессорами называются машины для сжатия газов.Глушители используют для снижения шума на стороне всасывания(например, атмосферные условия) и на стороне нагнетания(например, трубы). Выбор глушителя зависит от типа компрессора.Различают, главным образом,

- турбокомпрессоры и

- поршневые компрессоры.

Обычно глушители для турбокомпрессоров являютсядиссипативными. Они могут иметь большие размеры, как,например, глушители для всасывающих систем стационарныхгазовых турбин, вырабатывающих электроэнергию.Турбокомпрессоры генерируют тоны, частоты которых заданыпроизведением числа лопаток турбины и ее частоты вращения.При выборе пластинчатых глушителей следует убедиться, чтодлина волны тонов лопаточных частот меньше удвоенной ширинывоздуховода. Глушители для турбокомпрессоров должны обладатьповышенной механической прочностью из-за возникающейвибрации от жидкости и структурного шума. Входные глушителидолжны быть особенно прочными и не иметь свободноперемещающихся элементов, способных повредить компрессор.

Поршневые компрессоры генерируют пульсирующий поток,вызывающий шум и вибрацию. Применяют заполненные камерыи/или демпфированные четвертьволновые резонаторы.Заполненные камеры представляют собой расширительнуюполость объемом, желательно в 12 раз превышающим рабочийобъем цилиндра. Либо все резонаторы настраивают на однучастоту, либо группу резонаторов настраивают на различающиесячастоты с целью раздвинуть частотный диапазон ослабления.Глушители часто проектируют как баллоны высокого давления(адсорбер). Применяют различные конструкции в форме насадокВентури из одной или нескольких перфорированных пластин,устанавливаемых в поперечном сечении канала. При


69

проектировании также следует учитывать силовые воздействия настороне всасывания. При наличии переносимых аэрозолей и пыливажно исключить возможность образования пылевых отложенийна поверхности звукопоглощающего слоя.

А.2.7 Вентиляция кожухов, кабин и машинных отделений

Когда машины для снижения шума снабжают кожухом,генерируемое внутри тепло должно быть удалено наружу, для чегонеобходима вентиляция. Вентиляционные системы снабжаютглушителями для обеспечения акустической эффективностикожуха. Их эффективность должна быть на уровне требуемойзвукоизоляции кожуха. Аналогичные устройства применяют дляобеспечения персонала кабин свежим воздухом и для вентиляциимашинных отделений.

А.2.8 Пневматический привод

Обычно глушители применяют при выпуске воздуха изпневматического инструмента и клапанов. Они должны иметьмалые размеры и не должны сильно влиять на работоспособностьоборудования даже при замасливании или загрязнении другимобразом. Существует большое число доступных по цене устройств,удовлетворяющих этим требованиям.

А.2.9 Предохранительные клапаны

Требования к глушителям сброса, применяемым дляпредохранительных клапанов, обычно определяют с учетомобъемного расхода среды, больших потерь давления и частойперемены давления во время перезапуска. Предъявляютспециальные требования для обеспечения надежной работы последлительного простоя. Важно, чтобы элементы глушителя (такиекак прессованный звукопоглощающий материал) не забивалисьльдом. При выборе глушителя сброса следует учитыватьзначительные силовые воздействия, возможные при его работе(см. также 6.3).

А.2.10 Печи (топки)

Для уменьшения шума горения и шума, производимоговытяжными вентиляторами, глушители устанавливают ввыпускных каналах печей. Предъявляют специальные требованияк глушителям, поскольку печи обычно работают при высокойтемпературе и часто дымовой газ переносит химически


70

агрессивную пыль. Глушители используют также на установкахочистки от серы (десульфурирования) и удаления азота(денитрования).

Важно провести тщательный выбор формы и материалов дляпредотвращения ухудшения характеристик глушителя из-запылевых отложений. В этой сфере примененияпредпочтительными являются резонаторные глушители.Необходимо принимать во внимание наличие химическиагрессивных жидкостей при запуске и останове печи.

А.2.11 Испытательное оборудование для газовых турбин идвигателей

В выпускном потоке газовых турбин глушители частоподвергаются воздействию повышенных температур, высокихскоростей и отложений. Такие условия работы требуюттщательного подбора материалов. Волокнистые поглотителидолжны быть термостойкими. Их волокна должны быть достаточнодлинными, чтобы противостоять выдуванию пульсациями потока.Камеры, содержащие звукопоглощающий материал, должны бытьне слишком велики и плотно заполнены без образования пустот.Покрытия (обычно многослойные) следует обеспечиватьперфорированными пластинами, сеткой и/или тканью. Обычно втаких глушителях допускаются лишь небольшие потери давления.

А.2.12 Пневматические конвейеры

К производственной безопасности глушителей, используемых всистемах вентиляции пневматических конвейеров силосныхбашен, дробильных установок и других производственных линий,предъявляют высокие требования из-за опасности пылевыхотложений. Поэтому, как правило, применяют резонаторныеглушители. Следует учитывать химические свойстватранспортируемых материалов и требования взрывобезопасности(см. также 5.6).

А.3 Двигатели внутреннего сгоранияА.3.1 Транспортные средства

При работе двигателя внутреннего сгорания возникают шумывсасывания и выпуска, которые ослабляются глушителями в целях


71

соответствия нормам как внешнего шума, так и шума внутрисалона и обеспечения комфорта пассажиров.

Ослабления шума всасывания обычно достигают применениемреактивных глушителей, объединяемых с воздушными фильтрамии в целом называемых ослабляющими фильтрами. Дальнейшееослабление может быть достигнуто посредством дополнительныхчетвертьволновых резонаторов в поперечном сечении извукопоглощающих облицовок камеры глушителя.

Спектр выпускного шума определяется пульсирующимобъемным расходом газа из цилиндров. Для ослабления шумапреимущественно используют реактивные глушители. Длядвигателей малой и средней мощности допускаются несколькобольшие потери давления по сравнению с диссипативнымиглушителями. Диссипативные глушители устанавливают толькодля выпускных систем двигателей с высокими техническимихарактеристиками, например с турбонаддувом и подобных им.Важно, чтобы поглотитель (предпочтительно базальтовая вата,иногда вместе с волокнами из нержавеющей стали) выдерживалнагрузки, вызванные пульсациями газа, вибрацией, высокимитемпературами и химическим воздействием. Поглотитель недолжен отвердевать или забиваться отложениями из выпускногогаза. Полые расширительные камеры без поглотителя следуетпроектировать так, чтобы позволять сконденсированной жидкостивытекать вместе с потоком газа. Реактивные и диссипативныеглушители также применяют совместно.

В низкочастотной области ослабление определяется размерамии положением дефлекторов глушителя в выпускной магистрали.Насадки Вентури также используют для низкочастотногопоглощения. В средне- и высокочастотной области эффективныбоковые ответвления, перфорированные патрубки, экраны иизгибы (повороты, углы). Следует избегать глубоких минимумовв частотной характеристике ослабления воздушного шума извукового излучения от корпуса. В автомобильных глушителяхуказанные требования трудно выполнимы из-за изменениярабочих температур, зависящих от нагрузки двигателя, числаоборотов и условий охлаждения вдоль выпускной магистрали.

А.3.2 Стационарные двигатели

С точки зрения выбора системы глушителя стационарныедвигатели внутреннего сгорания отличаются от автомобильныхдвигателей в нескольких аспектах, в частности имеются


72

фиксированные режимы работы, диапазон изменения скорости вкоторых для каждого двигателя значительно сужен. Впротивоположность автомобильным двигателям диапазонывыходных мощностей для различных установок могут значительноразличаться (до нескольких мегаватт). Вследствие этогоприменяют глушители различных типов. Часто акустическиетребования являются повышенными, например для установок вгоспиталях. Кроме того, иногда недопустимы большие потеридавления. В данном случае определенные типы автомобильныхглушителей не могут быть использованы. В стационарныхустановках большой выходной мощности частота системызажигания, как правило, является низкой. Это требуеттщательного выбора места размещения глушителя для низкихчастот (ниже 100 Гц).

Приложение В(рекомендуемое)

Влияние спектральногораспределения звука на

заявленное значениеослабления в 1/3-октавных

или октавных полосах частотВ соответствии с [1] значения ослабления глушителя D1/3,k

определяют для 1/3-октавных частотных полос. Их преобразованиев значения D1/1 для октавных полос может быть выполнено спомощью равенства (1). Однако результаты преобразованияявляются точными только для розового шума. Если источникизлучает шум, в спектре которого значения уровней звуковоймощности для 1/3-октавных полос внутри одной октавной полосызначительно различаются, реальное ослабление для этой октавнойполосы может существенно отличаться от вычисленного.

Отличия для октавной полосы 63 Гц являются наиболееважными на практике. В таблице В.1 приведен примерпреобразования 1/3-октавныхзначенийослаблениявоктавные.1/3-октавныезначения (50,63,80 Гц) получены на основе


73

результатов измерений при лабораторных испытанияхискусственного источника розового шума и двух типоввентиляторов. Указанные октавные значения - реальноизмеренные.

Как видно из таблицы В.1 и рисунка В.1, реальные значенияослабления в 1/3-октавных полосах частот совпадают сзаявленными, однако заявленное производителем октавноезначение ослабления 7 дБ существенно превышено для осевоговентилятора. Эффективность глушителя в данном случаезначительно лучше, чем требуется. Напротив, соотношение между1/3-октавными составляющими спектра шума радиальноговентилятора с наклонными лопатками таково, что в октавнойполосе достигается ослабление лишь 5 дБ. Заявленное значение7 дБ в данном случае не было подтверждено при лабораторныхиспытаниях, выполненных в соответствии с [1].

Таблица В.1 - Пример преобразования ослабления для1/3-октавных частотных полос в соответствующее ослабление дляоктавных частотных полос

Среднегеометрическаячастота, Гц

1/3-октавные полосычастот

Октавнаяполосачастот

Ослабление, дБ

50 63 80 63

Заявленное ослабление 3 12 21 7

Искусственный источник розового шума:

Уровень звуковой мощностиисточника 90 90 90 95


74

Уровень звуковой мощностипосле ослабления шума

глушителем87 78 69 88

Реальное ослабление 3 12 21 7

Осевой вентилятор:





Радиальный вентилятор:






75

1 - 1/3-октавные полосы; 2 - октавная полоса

Рисунок В. 1 - Графическая иллюстрацияпримера на основе данных таблицы В.1:

а - розовый шум; b - осевой вентилятор; с -радиальный вентилятор

Приложение С(справочное)

Рабочие температурыисточников звука и пределы

температур длязвукоизолирующих

материаловТаблица С.1 - Возможные температуры для различных

источников звука


76

Источник звука Температура, °С

Паровой клапан 530

Газовая турбина 600

Реактивный двигатель 800

Компрессор 200

Автомобильный двигатель От 400 до 800

Таблица С.2 - Предельные температуры для различныхзвукопоглощающих материалов

Материал Ориентировочная предельнаятемпература, °С

Шерсть (войлок) 50

Полимерная пена(пенопласт) От 150 до 200

Стекловолоконная ткань 300

Минеральная вата:

- со связующим 220

- без связующего 500


77

Специальное базальтовоеволокно 750

Спеченный металл:

Бронза 400

Нержавеющая сталь 600

Специальный металл 1000

Ткань из нержавеющей стали 500 В специальных случаях 600

Библиография[1] ISO 7235 Acoustics - Measurement procedures for dueled

silencers - Insertion loss, flow noise and total pressure loss

[2] U.J. Kurze, Performance of silencers in situ (in German), ReportUBA-FB 10501 999/12, Federal Agency for Environment, Berlin.Germany, 1994

[3] ISO 9053:1991 Acoustics - Materials for acoustical applications -Determination of airflow resistance.

[4] U. Ackermann, H.V. Fuchs, Technical Note: Noise reduction in anexhaust steck of a papermill, J. Noise Control Eng.,33, 1989,57 - 60

[5] M. Abom: Derivation of four-pole parameters including higherorder mode effects for expansion chamber mufflers with extended inletand outlet, J. Sound Vib., 137,1990,403 - 418

[6] ISO 11691 Acoustics - Measurement of insertion loss of dueled'silencers without flow - Laboratory survey method


78

Ключевые слова: шум, глушитель, ослабление звука,резонатор Гельмгольца, звукопоглощающие пластины,автомобильный глушитель, системы вентиляции


79

Date post:	15-Jun-2019
Category:	Documents
Upload:	ngoliem
View:	228 times
Download:	0 times

ГОСТ 31328- 2006 14163:1998) Шум … fileМЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙСОВЕТПО...

Documents