消声器设计

-1-噪声污染控制工程设计说明1．0原始资料1．1环境噪声的基本情况某厂一大型离心风机位于工业厂场附近、距风机出口左侧100m处有一座办公楼，右侧及前方为菜地。由于出气口噪声很高，影响工程技术人员及人们的工作效率；另外，风机房内噪声也很高，但操作者经常呆在隔声间内，故机壳和电机的噪声危害不大，可以不予考虑。鉴于上述情况，可对排气噪声采取控制措施。风机、办公楼的平面布置图如图1-0。图1-0：风机、办公楼的平面布置图在办公楼窗前1m处测得的环境噪声如下表所示：倍频程（Hz）125250500100020004000倍频带声压级(dB)4456656050361．2离心风机的基本情况大型离心风机K2－73－02No32F风机的性能参数：功率为2500kw，风量为9500m3/h，风机叶片数＝12，转数n为600r/min。出风口为直角扩散弯头，出口呈3m×3m的正方形。在风机排风口左侧45°方向1m处，测得A声级为109dB，其倍频带声压级如下表所示。倍频程（Hz）125250500100020004000AdB/(A)CdB/(C)倍频带声压级（dB）100108108103100951091151．3有关标准和设计规范说明本设计重所参考的标准同设计规范均以《工业企业噪声设计规范》GBJ87-85、《城市区域环境噪声100m办公楼风机工业、广场哈-2-标准》GB3069-2008为基准。1．4设计任务1)设计一消声器使得风机排风口左侧45°方向1m处的A声级降为75dB。2)根据环境标准的要求，检验在办公楼窗前1m处，根据所采用的消声器能否满足该功能区的声环境要求。2．0消声器的设计计算2．1消声器的选择阻性消声器是利用气流管道内的不同结构形式的多孔吸声材料吸收声能来降低噪声的消声器。片式消声器适用风量大，结构简单，中高频消声性能优良，气流阻力也小。从本设计的风量Q=9500m3/h、频率来看，可选定片式的阻性消声器。2．2消声量的计算根据ISO提出的用A声级作为噪声评价标准，当A声级Lp大于75dB（A）时：5575570LpNRNRLpdB因为所以根据NR＝70查NR曲线，找各倍频处的声压级，将结果写于噪声设计表的第二行2．3消声器的面积与通道结构的确定根据设计数据气流速度宜小于8m/s,所以本设计选取V=6m/s消声器的总面积：mVQS44.0636009500设计选用3个通道，则单个气流通道面积S1：m147.0344.0nSS12根据经验片式消声器的片距宜取100～200mm，片厚宜取100～150mm,在本设计中设片距b1＝110mm、片厚b2＝150mm。计算气流通道的结构参数如下：单个通道气流通道高度：mbSh34.111.0147.011取h=1.35m消声器的总宽度：mbbaz23.115.0611.036321取a=1.3m-3-2．4吸声材料的选择根据使用环境和噪声频谱，选用密度为20kg/m3，厚度为15cm的超细玻璃棉。吸声层护面采用一层玻璃纤维布加一层穿孔金属板。玻璃纤维布取0.1mm的无碱平纹玻璃纤维布，穿孔金属板穿孔率为30％，孔径取16mm。消声器截面图如图1.1所示2．5计算各频带所需要的消声器长度：公式：0PSLl式中：ΔL——消声器的消声量，dB；0——与材料吸声系数0有关的消声系数；P——通道截面周长，m；S——消声器通道的有效横截面积，m2；l——消声器的有效部分长度，m；-4-各频率下的消声器长度计算：ml26.125.11930250ml41.131.11935500ml33.131.119331000ml27.133.119322000ml22.125.119294000因为lmax=1.41m，设计长度可以取l=1.60m2．6计算高频失效公式：Dcf85.1＝失式中：f失——失效频率，Hz；c——声速，m/s；D——消声器通道的当量直径，m；baabD2，其中h——矩形的宽，m；b1——矩形的长，m；HzDcf33.3083204.034085.185.1＝失在2000Hz倍频带内，其消声器对于高于33.3083Hz的频率段，消声量将降低。上面设计的消声器长度为1.5m，在4000Hz的消声量为40.38dB，但由于高频失效，在中心频率4000Hz的倍频带内的消声量为：dBLnL92.2638.4031333'，修正值为13.46dB式中：L——高于失效频率的某倍频程的消声量；L——失效频率出的消声量；n——高于失效频率的倍频程频带数-5-2．7消声器设计表项目倍频程中心频率/Hz125250500100020004000进气口噪声/dB10010810810310095降噪要求（NR70）837873706866消声器应有消声量/dB173035333229消声器周长与截面比191919191919材料吸声系数0.500.800.850.850.860.80消声系数0.751.251.311.311.331.25消声器所需长度/m1.191.261.411.331.271.22消声器设计长度/m1.601.601.601.601.601.60实际消声量/dB24.2340.3842.3142.3142.9640.38出口噪声/dB77.2070.0068.1863.1859.5757.00A计权修正值/dB-16.1-8.6-3.201.21修正后各频带声级/dB61.1061.4064.9863.1860.7758.00高频失效修正值/dB——13.46高频失效修正后的声级/dB——71.46总的A计权声级/dB73.63dB75dB通道的当量直径D/m2b1h/（b1＋h）=0.204高频失效f/Hz3083.3362．8验算气流再生噪声消声器内流速：由于：Loa=18±2+60logv=18±2+60log5.92=64.34±2dB式中：oaL——气流再生噪声，dB（A）；V——消声器通道内的流速，m/s。取66.34dB，与A计权声级73.63dB叠加得：74.43dB75dB。所以气流再生噪声对消声器性能影响可忽略。2．9消声器的压力损失由于管径突缩，造成局部损失和沿程损失。局部压力损失由公式：22eH式中：ρ=1.2V——小截面上的气流速度，m/s；ε——局部阻力系数，与消声器截面扩张比有关。详见下图1-2：图1-2常见结构的局部阻力系数S2/S1=1.755/9≈0.20，对应ε=0.417沿程损失由于风速为5.92m/s，较平缓，为紊乱粗糙区。130kd（取最大），则0.250.2510.110.11()0.0530kd则D——当量直径，m；——沿程阻力系数。总损失：可见消声器的压力损失对风机的影响很小。2．10办公楼噪声校验设消声器前在办公楼前1m处测得的环境噪声如下所示：倍频程（Hz）125250500100020004000倍频带声压级（dB）445665605036A计权修正值-16.1-8.6-3.201.21修正后频带声级(dB)27.947.461.86051.237各声级叠加(dB)略略63.951.2略总的A计权声级（dB）64.1dB60dB根据《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85），可知，厂属办公楼的噪声限值为60dB，故可知没设消声器前该处的噪声量超标。安装消声器后，噪声量减少，检验到办公楼前1米处的环境噪声，根据声音8离距离衰减公式：得风机出口100米处的声压级为：由公式：根据环境噪声标准，办公室所在区域的环境噪声最高限值为40dB（夜间）～50dB(昼间)。33.72dB40dB，符合要求。所以安装设计消声器后，风机的噪声不会对办公室的环境产生影响，不用对办公室采取额外的噪声设施处理。