片式消声器的设计及其在环境噪声控制中的应用
片式消声器是一种应用广泛的阻性消声器，它的设计理论成熟，具有消声量高、参数容易控制、施工简单、材料价格便宜等优点，受到噪声治理工程设计人员的欢迎。多年来，曾在风机、柴油发电机组、冷却塔…等工业噪声源的治理中，成功地运用过。
典型结构和消声机理
片式消声器典型结构是左右两侧壁铺以吸声材料或吸声结构，中间插以消声片D为消声片半厚度，a为通道宽度，上下两底面一般不吸声，它的高度h远大于通道宽度。当声波在通道中传播时，声能不断地被壁面所吸收，它的声压就随传播距离增加而降低。按一维理论近似，当声波波长远大于消声器截面尺寸时，认为在同一横截面上的声压处处相等，即通道内传播的声波为平面波。假定通道内流速为零，经过推导可得片式消声器的消声量公式
对于高吸声壁面，垂直于通道截面上的声压不再是个恒量，声波集中在通道中部沿轴向传播，壁面的吸声作用就不能充分发挥，此时按式算出的消声量就偏高，根据实践经验，有人推出了如表所示的经验值。
当频率升高时，二维理论之计算值比一维理论的要高一些，而一维理论计算值又比实测值高，这固然预示着工程实践中还有一些限制消声量提高的因素未被认识，说明片式消声器还有潜力可挖。但也说明在目前的片式消声器工程设计中，采用一维理论估算消声量已经足够。当流速不为零时，由存在气流时的波动方程和法向声位移连续的边界条件，推导得流速与声速之比，声波传播方向与流速同向时取正，反向时到负。
在理论推导时，没有考虑高频声波伴随气流时通道内声线的弯曲也未考虑气流再生噪声对消声量的影响。
实用设计准则
实用设计时片式消声器参数l、a、D以及消声片的结构和壁面吸声特性等由下列一些因素确定：要求的消声量，希望通过的空气流量，气流再生噪声，周围环境的背景噪声值，允许的压力损失等。
消声片半厚度D
对于多孔吸声材料，其第一共振频率（吸声系数首次达到极大值的频率）fr(Hz）与消声片半厚度D(m）之乘积为一常数。测得噪声频谱之后，由所要求的消声频率范围的下限视作儿，从吸声特性和价格等方面考虑，选定所用吸声层的材料、容重。
消声器长度
消声器长度t根据噪声源频谱中几个低频段所要求的消声量再确定。。消声器进口端的噪声频谱由噪声源确定，而出口端的噪声频谱由容许噪声级确定，但无法低于本底噪声频谱。在消声器出口端，气流再生噪声亦是个必须考虑的因素，它会使消声量的提高受到限制。
气流通道宽度
气流通道宽度a减少，可提高消声器消声量，缩小消声器几何尺寸，但通道内流速增加（因为通过消声器的空气流量一定，并假定高度h不变），导致气流再生噪声提高和压力损失增加，消声器动力性能变坏。因此，。气流通道截面面积在具体设计时应统筹兼顾。在不需要降低流速情况下，气流通道总截面积等于与它相连接的管子截面面积。由工程设计实践，通道半宽度a/2与消声片半厚度D之比宜取在o。5～2范围内。
眼声壁面
片式消声器的消声系数A(α）由吸声壁面决定。绝大多数情况是要求A（α〉在宽频带范围内有较大的值，此时用多孔材料层作为吸声壁面十分合适。具体选择哪种材料要查其垂直人射时的吸声系数，并应从吸声性能、力学性能、制作成本等多方面予以考虑，用得最多的是容重为20kg/m3的超细玻璃棉。只有当噪声源的频谱被限制在极窄频率范围内时，才可以考虑选用共振吸声结构作为吸声壁面。它的设计参数须根据所要求的垂直人射吸声系数与频率的关系计算。微穿孔板共振吸声结构具有防潮、防火、耐高温、耐风蚀等优点，造用于某些特定场合。但沿着声波传播方。向要用若干横向隔板加以隔开，使吸声结构接近局部反应条件，提高降噪性能。
消声片结构
由上节讨论可知，消声器的消声量与消声壁面的垂直人射吸声系数α有关。对多孔吸声材料，其α随频率升高而增大，最后趋向一个稳定值。为使片式消声器对各种频率的噪声均能衰减，又不致于使消声器横截面过于庞大，一般设计是在消声器中插入几片厚度各不相同的消声片。这就带来一个问题，在横截面不同的各个通道中，能有效消声的起始频率就不一样。沿着厚消声片的通道，起始有效消声的频率就低；沿着薄消声片的通道，该频率就高。噪声通过片式消声器时，不可能使其各频率成份噪声有序地在各自最大消声的通道中通过。由于片式消声器的消声性能主要由消声量最小的通道决定，因此有可能使整个消声器消声量降低。为此，设计了横截面为模形的消声片，使各个通道的消声特性相同，频率从低到高的噪声均能有效吸收，消声器横截面和吸声材料数量不会增加，消声片的制作亦不复杂。遗憾的是受工程施工条件所限，无法作精确的对比测试。
压力损失的估算
消声器的压力损失定义为消声器出口端比其进口端气体全压（静压加动压〉的降低量。它是衡量片式消芹器动力性能的一项重要指标，它必须控制在噪声源的容许范围之内。对片式消声器，压力损失主要是气流经过通道时由壁面摩擦产生的，由下式估算：
式中摩擦阻力损失的单位为帕斯卡（Pa),工程上常用毫米水柱为压力损失单位，1mmH20=9.8Pa;l为消声器长度Cm）;ρ为气体密度（kg/m3);u为气流速度（m/s）；λ为摩擦阻力系数。
对片式消声器，要求消声量愈大，其压力损失亦就愈大，在实用设计中必须统筹兼顾。降低压力损失的有效办法是降低气流速度u。片式消声器的压力损失一般只有几个mmH20，能满足大多数的应用场合。
总结
(1）片式消声器只要流速在10m/s以下，要求压力损失不超过10mmH20，均可被使用，这种消声器设计成熟、消声效果显著、制作容易和成功率高。消声片采用吸声材料层为宜，只有噪声频谱集中在窄频段时才考虑用共振吸声结构，此时必须要加横向隔板。
(2）流速是片式消声器设计中的关键，必须充分予以重视。在每秒大于十几米的高流速下，设计的片式消声器由于高压力损失和强气流再生噪声，导致动力性能变坏或噪声级达不到环保要求，有时会使整个设计失败。此时，设计者的首要任务是设法降低流速。
(3）消声器中总是存有气流的。设计消声器之起始频率一般选在125～250Hz，在此处确定好设计参数后，在中、高频会使消声量之设计值总是高于实测值，并随流速大小而改变。在理论推导还未能解决实际问题之前，只能在设计实践中加以修正。为使在工程设计中予以简化，当流速控制在每秒10m以下时，根据大量实践提出估算500～4kHz频段排风时的消声量经验公式式中M取正值。
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