В глушителях шума активного типа и, в частности, пластинчатых, наибольшее распространение в качестве заполнителя получили рыхловолокнистые материалы, которые обладают высокими звукопоглощающими свойствами.
Основные физико-механические свойства выпускаемых рыхловолокнистых материалов представлены в табл. 3-4. Материалы на основе супертонкого стекловолокна (№ 1 и 2) являются весьма эффективными по своим звукопоглощающим свойствам, негорючи и не выделяют стеклянной пыли, но обладают высокой гигроскопичностью (около 50%) и имеют в своем составе щелочи, которые при высокой влажности воздуха реагируют с прилегающими металлоконструкциями.
Физико-механические характеристики звукопоглощающих материалов
Наименование материала. Норматив | Состав материала | Средняя | Температура | Характеристика | Примечание |
1. Маты (холсты) из супертонкого стекловолокна ТУ 21-01-224—69 (ТУ 18-16-151—70 —для холстов) | Рыхлый слой перепутанных штапельных стеклянных волокон диаметром не более 2—3 мкм, скрепленных между собой силами естественного сцепления | 10 | От —60 До +450 | Негорючий | Рекомендуемая плотность набивки 15 - 25 кг/м3 |
2. Материал теплозвуконзоляцнонный марки АТМ-1 ТУ 18-16-152—70 | Мат из рыхлого слоя супертонких штапельных стеклянных волокон, связанных феноло-формальдегидной смолой и оклеенный стеклотканью СТФ нли пленкой ПЭТФ | 10 | От —60 До +70 | Негорючий (в случае применения пленки ПЭТФ — при оклейке с одной стороны) | Толщина |
3. Холсты из супертонкого базальтового волокна (БСТВ) ТУ 550-2-44-72 | Рыхлый слой перепутанных штапельных волокон диаметром не более 2 мкм, скрепленных между собой силами естественного сцепления | 20 | От -60 До +700 | Негорючий | Толщина холстов от 15 до 200 мм |
4. Изделия марки БЗМ ТУ 550-2-17—71 | Материал БСТВ в оболочке из стеклоткани Э-0,1 или стеклосетки СЭ (ССТЭ-6) | 17 и 25 | От —60 До +450 | Негорючий | — |
5. Маты теплозвуконзоляциониые АТМ-10 С (АТМ-10 К) ТУ 550-2-42-72 | Материал БСТВ в оболочке из стеклоткани (кремнезема — для АТМ-10 К) | 40 | От —60 До +450 (До 700 для АТМ10 К) | Негорючий |
|
6. Теплозвукоизоляцнонный материал марки АТИМСС ТУ 17 РСФСР 3919—70 | Простеганные маты из штапельного стеклянного волокна обшитые с двух сторон стеклотканью ССА | 25 и 50 | От —60 До +100 | Негорючий | Толщина матов от 15 до 30 мм |
7. Теплозвукоизоляционный материал марки ВТ-4 ТУ 6-06-272—70- ТУ 17 РСФСР 5232-71 | Маты из штапельного капронового волокна | 50 |
| Горючий | Рекомендуемая плотность набивки 50—60 кг/м3 |
8. Теплозвукоизоляцнонный материал марки ВТ-4С ТУ РСФСР 17-2166—68 | Маты из штапельного капронового волокна, склеенные полиамидным лаком | 50 |
| Горючий | Толщина матов от 15 до 1С0 мм. Рекомендуемая плотность набивки 50—60 кг/м3 |
9. Стеклянное бесщелочиое волокно марки НСО-Ю/200 и ВСО-10 В ГОСТ 10727-73 | Разрыхленные пряди однонаправленных некрученых волокон диаметром не более 10 мкм, вытягиваемых из расплава боросиликатного стекла с содержанием щелочей не более 2% | 30 | До 400 | Негорючий | Рекомендуемая плотность набивки 100 — 120 кг/м3 |
10. Плиты минераловатные полужесткне ГОСТ 9573-72 | Слой минеральной ваты толщиной обычно 50 или 100 мм пропитанной синтетическим связующим | 70—120 | До 200 | Негорючий | Предпочтительный диаметр волокон ваты 5—10 мкм |
Поэтому супертонкое стекловолокно не следует применять в глушителях для влажных газовоздушных потоков. Здесь целесообразно использовать звукопоглотитель из капронового волокна (№ 7 и 8), обращая внимание на недопустимость воздействия на материал повышенных температур окружающей среды. В глушителях горячих газов используют материалы на основе базальтового супертонкого волокна (БСТВ) (№ 3, 4 и 5), которые обладают хорошими звукопоглощающими свойствами, термостойкостью и малой гигроскопичностью (около 2%).
Перечисленные материалы могут считаться основными в качестве звукопоглощающих для глушителей активного типа. Однако их выпуск в настоящее время не может удовлетворить имеющиеся потребности, поэтому в табл. 3-4 приведены характеристики еще ряда материалов на основе стекловолокна (№ 6, 9) и минеральной ваты (№ 10). Необходимо иметь в виду, что поглотители из минеральной ваты и однонаправленного стекловолокна под воздействием потока могут выдуваться, поэтому даже при наличии защитной оболочки целесообразно использовать их лишь на стороне выхлопа энергооборудования. Кроме указанных в табл. 3-4, в качестве заменителей основных звукопоглощающих материалов могут использоваться отходы капронового волокна или капроновой щетины, пакля льняная обескостренная и другие материалы.
Для защиты от выдувания потоком звукопоглощающие материалы должны заключаться в «акустически прозрачные» оболочки. Иногда материалы уже выпускаются вместе с этими оболочками (например, № 2, 4, 5, 6 в табл. 3-4). Характеристики некоторых применяемых защитных оболочек для звукопоглощающих материалов представлены в табл. 3-5.
Минимальное влияние на затухание в каналах глушителя оказывают защитные покрытия, которые имеют малое сопротивление продуванию и малую массу на 1 м2 Сопротивление продуванию Г\, отнесенное ко всей толщине защитного покрытия, определяется соотношением r\ = Ap/v, где Ар — разность воздушных давлений по обеим сторонам слоя материала, Па; ν — скорость продуваемого воздушного потока вне материала, м/с.
Для определения сопротивления продуванию защитных тканей удобно использовать прибор для испытания тканей на воздухопроницаемость типа ATL-2 (FF-12) венгерского производства. Этот прибор содержит в себе вентилятор, ротаметрическую трубу для определения расхода воздуха и манометр, измеряющий разность давлений между двумя сторонами зажатой на всасывающем сопле ткани. Зная площадь образца Soep, через который просасывается воздух, и расход воздуха G, легко найти скорость воздушного потока v — G/So6p, а затем определить и сопротивление продуванию материала Г\. Следует отметить, что значения г\ могут сильно меняться в зависимости от артикула ткани.
Из представленных в табл. 3-5 материалов наиболее «акустически прозрачными» являются материалы № 1—5. Однако при определенных параметрах проходящих потоков газа приходится идти на ухудшение акустических характеристик, используя более химически стойкие материалы (№ 6, 7). Более подробно влияние защитного покрытия на затухание звука в каналовых глушителях будет изложено в гл. 5.
Таблица 3-5
Характеристики защитных покрытий
Материал | Толщина, | Масса | Сопротивление | Примечание |
1. Ткань стеклянная марки Э-0,1 | ιο~4 | 0,12 | 400-500 | (ГОСТ 19907-74) |
2. Ткань стеклянная марки Э-0,08 | 8· 10-5 | 0,09 | 400-500 | (ГОСТ 19907-74) |
3. Сетка стеклянная тканная марки СЭ (ССТЭ-6) | 2·10-4 | 0,2 | 200-250 | (ГОСТ 19907-74) |
4. Стеклоткань 0,06 X 80 | 6- 10-5 | 0,07 | 100—200 | (МРТУ 6-11-218-69) |
5. Марля бытовая в 2—4 слоя |
| 0,05 | 20-30 (2 слоя) 30-50 (4 слоя) | (ГОСТ 11109-74) |
6. Стеклолакоткань марки СТФ | 5 · 10~5 | 0,05 | 50 000-60000 | (ТУ 84-13-68) Высокая химическая стойкость (не растворяется в поде, масле, топливе, бензине) |
7. Пленка полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) | 5 - 10~5 | 0,07 |
| (МРТУ 6-05-1065-68) Высокая химическая стойкость, низкая газопроницаемость |
Кроме рассмотренных рыхловолокнистых материалов, в качестве звукопоглотителя в глушителях активного типа могут быть использованы сыпучие материалы, типа мелкофракционного керамзита, гравия, но их акустическая эффективность не очень велика, из-за чего глушители с этими материалами имеют большие габариты и применяются главным образом для снижения шума реактивных струй на испытательных стендах в авиапромышленности. В глушении шума подземных аэродинамических установок применяются звукопоглощающие бетонные и кирпичные блоки.
Неплохими звукопоглощающими и физико-механическими свойствами обладают пористые звукопоглощающие материалы «Вининор» (поропласт поливинилхлоридный) и «Силакпор» (плиты из ячеистого бетона), но они производятся пока в небольшом количестве и применяются, в основном, как звукопоглощающие облицовки в помещениях.
