Как уже указывалось, для глушения шума низких частот следует использовать более толстые облицовки каналовых глушителей, а для высоких частот — более тонкие с малыми воздушными зазорами Рассмотрим влияние геометрии канала более подробно на примере каналов с 50%-ным заполнением поперечного сечения звукопоглощающими облицовками. Сохранение одинаковой площади проходного сечения в различных секциях глушителя желательно для обеспечения постоянной скорости проходящего газовоздушного потока.
Рис. 5-4 Затухание в канале с облицовкой из СТВ со связующим, р = = 25 кг/м3, покрытым стеклотканью, 6 = 0,06 мм, и перфорированным листом, Кп — 30,7% с различными геометрическими размерами
Из рис. 5-4 видно, что с помощью каналовых глушителей наибольшее затухание на единицу длины обеспечивается в области высоких частот с помощью тонких облицовок с малыми воздушными зазорами. Для предварительного выбора параметров глушителя можно руководствоваться следующими данными: затухание в канале, облицованном ЗПМ типа СТВ, при do = d1 — 100 мм (кривая /) составляет более 15 дБ/м в диапазоне частот от 0,2 до 1,6 кГц; в канале do = d\~
= 50 мм (кривая 2)— более 20 дБ/м в диапазоне частот от 0,5 до 5 кГц; в канале do = di = 25 мм (кривая 5) затухание составляет более 40 дБ/м в диапазоне частот от 1 до 6,3 кГц и в канале d0 = di = 12,5 мм (кривая 4)—более 60 дБ/м в диапазоне частот свыше 2 кГц.
При сохранении одинакового процента заполнения проходного сечения в глушителе следует, по возможности, использовать более толстые облицовки, так как при этом снижается расход защитного материала и перфорированного покрытия. Поскольку вид требуемой частотной характеристики заглушения редко совпадает с характеристикой затухания для какого-либо одного геометрического размера канала целесообразно использовать секционный принцип проектирования глушителя. При этом глушитель состоит из 2—3 секций, каждая из которых обеспечивает оптимальное затухание в области низких, средних или высоких частот. Применение секционного глушителя позволяет получить минимальные общую длину и расход ЗПМ при обеспечении требуемой частотной характеристики заглушения.
Затухание (дБ/м) в облицованных каналах
Таблица 5-1
Результаты определения затухания в облицованных каналах с помощью установки «звуковой канал» (§ 5-1), приведены в табл. 5-1. Исключение составляют значения затухания для облицовок из СТВ без связующего, р= 15 кг/м3, которые взяты из работы [13]. Следует отметить, что применение поролона в глушителях шума весьма ограниченно из-за требований пожарной безопасности.
В табл. 5-1 приведены данные в основном для традиционных звукопоглощающих облицовок глушителей шума. Новым ЗПМ является алюминиевая фольга толщиной 14 мкм, которая представляет собой отходы основного производства — кромку шириной около 10 мм после отрезания неровных краев рулонов алюминиевой фольги. Оптимальная плотность набивки фольги 80— 100 кг/м3.
Рассмотренная схема канала, облицованного однородным слоем ЗПМ, является простейшей и наиболее часто используемой. Дальнейшее повышение эффективности снижения шума в облицованных каналах и экономия дефицитных ЗПМ связаны с применением двухслойных облицовок и ячеистой структуры звукопоглощающего слоя.
Результаты определения затухания в некоторых вариантах канала do = d\ + dz = 50 мм с двухслойной звукопоглощающей облицовкой с покрытием из стеклоткани 4 (б = 0,06 мм) и металлического листа 3 (Кп = 30%) представлены в табл. 5-2. Первые четыре варианта представляют собой использование заменителей основных звукопоглощающих материалов — капроновых очесов (отходы капронового штапельного волокна) и полужестких минераловатных матов для 80%-ного заполнения объема звукопоглощающей облицовки канала. При этом дорогие ЗПМ типа УТВ и СТВ укладываются слоем по поверхности облицовки, что обеспечивает сглаживание резонансного характера затухания в каналах, облицованных только капроновыми очесами или минераловатными матами (см. табл. 5-1). Такая облицовка позволяет получить более широкополосную характеристику затухания в канале при малом расходе дорогих материалов из ультра- и супертонких волокон.
При использовании данных табл. 5-2 для проектирования пластинчатых глушителей следует слой 2 внутри пластины брать толщиной 2di, а по обеим сторонам использовать слой 1 толщиной d\. Соответственно, расстояние между пластинами при этом составит 100 мм. Слой 1 может непосредственно покрывать слой 2 или же между ними располагается звукопрозрачная сетка.
Другим способом экономии ЗПМ является использование воздушного подслоя с поперечными перегородками или без них. При этом ширина полосы поглощения несколько сужается по сравнению с каналом, полностью заполненным ЗПМ, однако появляется возможность целенаправленной регулировки частотной характеристики затухания в облицованном канале путем применения поперечных перегородок в воздушном подслое и изменения шага, как видно из данных табл. 5-2 для трех последних вариантов.
Затухание (дБ/м) в каналах с облицовкой из двух материалов
Таблица 5-2
Затухание (дБ/м) в каналах с ячеистой облицовкой
Таблица 5-3
Регулирование частотной характеристики затухания в облицованном канале можно осуществлять также при помощи перегородок в самом звукопоглощающем слое, т. е. с помощью ячеистых облицовок. Возможно заполнение всех ячеек в канале ЗПМ или частичное с определенным шагом.
Результаты определения затухания в ячеистом канале для заполнения ячеек СТВ со связующим или алюминиевой фольгой (6=14 мкм) представлены в табл. 5-3. Как видно, ячеистая облицовка может обеспечить очень высокое затухание на отдельных частотах, т. е. частотная характеристика приобретает вид, характерный для реактивных глушителей. Фактически глушитель с ячеистой звукопоглощающей облицовкой является комбинацией активного и реактивного типа, ввиду возникновения дифракционных эффектов на поперечных перегородках и резонансных явлений в пустых и заполненных ячейках.
С помощью ячеистой облицовки в канале d0 — d\ — 50 мм нетрудно получить затухание около 70—100 дБ/м на ряде частот в диапазоне 1000—1600 Гц, а в канале d0 — d\ — 25 мм — около 150 дБ/м на частотах вблизи 2500 Гц. Следует отметить, что роль перегородок увеличивается для каналов с малыми значениями d0 и d\, т. е. для высокочастотных секций глушителя.
В реальных конструкциях пластинчатых глушителей ячеистая облицовка реализуется в виде расположенных с шагом 2d0 пластин толщиной 2di, внутри которых находятся поперечные перегородки. Перегородки располагаются на расстоянии /о и U друг от друга с периодическим повторением по всей длине пластины. Если каркас пластины металлический, то перегородки могут быть выполнены из полосок листа толщиной 1—2 мм и приварены по торцам к каркасу. ЗПМ, обернутый стеклотканью (если она необходима), укладывается между перегородками, находящимися на расстоянии 1\ друг от друга. Затем боковые плоскости пластин покрываются перфорированным листом или металлической сеткой.
Подбор частотной характеристики затухания глушителя может вестись как по пути изменения геометрических параметров, например толщины пластин и воздушного зазора в пластинчатых глушителях, так и по пути рационального выбора самой структуры звукопоглощающей облицовки и типа звукопоглотителя.
