ГОСТ 31328-2006 Шум. Руководство по снижению шума глушителями

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ , МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ ( МГС ) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ	ГОСТ 31328- 2006 ( ИСО 14163:1998)

Шум

РУКОВОДСТВО ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА ГЛУШИТЕЛЯМИ

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

Москва Стандартинформ 2007

Предисловие

Цели , основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0- 92 «Межгосударственная система стандартизации . Основные положения» и ГОСТ 1.2- 97 «Межгосударственная система стандартизации . Стандарты межгосударственные , правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации . Порядок разработки , принятия , применения , обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно - исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта , указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

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

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 14163:1998 «Акустика . Руководство по снижению шума глушителями » (ISO 14163:1998 « Acoustics - Guidelines for noise control by silencers » ). При этом дополнительные слова и фразы , внесенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики указанных выше государств или особенностей межгосударственной стандартизации , выделены курсивом . Отличия настоящего стандарта от примененного в нем международного стандарта ИСО 14163:1998 указаны во введении

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2006 г . № 276- ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31328 - 2006 ( ИС 014163:1998) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2007 г .

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты» , а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты» , В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

Содержание

1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины, определения и обозначения 4 Определение технических требований и выбор конструктивных 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 характеристики глушителей 5.3 Пути распространения звука 5.4 Акустические эффекты, зависящие от монтажа 5.5 Устойчивость к абразивному износу и защита поглощающих поверхностей 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 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 спектрального распределения звука на заявленное значение ослабления в 1/3-октавных или октавных полосах частот Приложение С (справочное) Рабочие температуры источников звука и пределы температур для звукоизолирующих материалов Библиография

Введение

В случаях , когда воздушный шум не может быть снижен в источнике возникновения , глушители являются эффективным средством ослабления звука на пути его распространения . Глушители имеют многочисленные области применения и разнообразные конструкции с использованием эффектов поглощения и отражения , а также воздействия на источник звука . Настоящий стандарт предлагает систематизированное описание принципов действия , характеристик и областей применения глушителей .

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

Из раздела «Нормативные ссылки» перенесены в структурный элемент «Библиография» международные стандарты ИСО 7235, ИС О 11691 как не имеющие межгосударственных аналогов или не введенные в качестве межгосударственных стандартов .

Библиографические ссылки даны в порядке следования по тексту стандарта . Безадресные библиографические ссылки исключены .

В некоторых случаях изменен стиль изложения и незначительно сокращен текст для улучшения понимания стандарта и удобства пользования им . Другие отличия от аутентичного текста , выделенные курсивом , носят редакционный характер и не нуждаются в пояснениях .

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Шум РУКОВОДСТВО ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА ГЛУШИТЕЛЯМИ Noise. Guidelines for noise control by silencers

Дата введения - 2007 - 04 - 01

1 Область применения

В настоящем стандарте даны рекомендации по практическому выбору глушителей для ослабления шума в газообразной среде . Стандарт устанавливает акустические и эксплуатационные требова­ния , которые должны быть согласованы между производителем или поставщиком и пользователем глушителя . Основные принципы действия глушителей изложены в настоящем стандарте , но он не является руководством по проектированию .

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

- для ослабления шума и предотвращения взаимного влияния источников шума в системах теплоснабжения , вентиляции и кондиционирования воздуха ( ТВКВ );

- для предотвращения или ослабления передачи звука через вентиляционные отверстия между помещениями с высокими уровнями шума ;

- для ослабления шума выпуска магистралей высокого давления ;

- для ослабления шума впуска и выпуска двигателей внутреннего сгорания ;

- 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 настоящий стандарт детально не рассматривает .

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты :

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

ГОСТ 31275 - 2002 ( ИСО 3744:1994)¹⁾ Шум машин . Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению . Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью ( ИСО 3744:1994 «Акустика . Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению . Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью» , MOD )

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

¹⁾ На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51401- 99 ( ИСО 3744 - 94).

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов поуказателю «Национальные стандарты» , составленному по состоянию на 1 января текущего года , и по соответствующим информационным указателям , опубликованным в текущем году . Если ссылочный стандарт заменен ( изменен ), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным ( измененным ) стандартом . Если ссылочный стандарт отменен без замены , то положение , в котором дана ссылка на него , применяется в части , не затрагивающей эту ссылку .

3 Термины, определения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями и обозначениями :

3.1 глушитель ( silenser ): Устройство , которое уменьшает передачу звука через канал , трубу или отверстие , не препятствуя переносу среды .

3.2 диссипативный глушитель ( dissipative silencer , absorptive silencer ): Глушитель , обеспечивающий широкополосное ослабление звука при относительно малых потерях давления частичным преобразованием звуковой энергии в тепловую посредством трения в пористых или волокнистых облицовках канала .

3.3 реактивный глушитель ( reactive silencer ): Отражательный или резонаторный глушитель , в котором большая часть ослабления шума не связана с поглощением звуковой энергии .

3.4 отражательный глушитель ( reflective silencer ): Реактивный глушитель , обеспечивающий одиночные или многократные отражения звука от изменений ( расширений и сужений ) поперечного сечения канала , канальных облицовок с резонаторами или разветвлений канальных секций различной длины .

3.5 резонаторный глушитель ( resonator silencer ): Реактивный глушитель , обеспечивающий ослабление звука благодаря слабодемпфированным резонансам своих элементов .

Примечание - Элементы могут как содержать , так и не содержать поглощающие материалы .

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

3.7 активный глушитель ( active silencer ): Глушитель , обеспечивающий снижение звука за счет интерференционных эффектов , создаваемых звуком , генерируемым вспомогательными управляемыми звуковыми источниками .

3.8 адаптивный пассивный глушитель ( adaptive passive silencer ): Глушитель с пассивными ослабляющими звук элементами , динамически подстраиваемыми под звуковое поле .

3.9 вносимые потери ( insertion loss ) D_i дБ : Разность уровней звуковой мощности проходящего по каналу или через отверстие звука при наличии глушителя и в его отсутствие .

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

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

Примечание - Для стандартных испытательных лабораторий D_t равно D_i с учетом того , что D_t и D_i полученные при измерениях на месте установки , часто различаются из - за ограниченных возможностей методов измерений .

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

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

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

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

Примечание - Основная мода испытывает наименьшее ослабление . В узких и протяженных трубах особенно сильно ослабляются моды высших порядков .

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

Примечание

1) Для трубы с круглым поперечным сечением частота возникновения первой моды f_cC = 0,59 с / С , где с - скорость звука ; С - диаметр трубы . Для прямоугольного канала с наибольшим размером поперечного сечения Н частота возникновения первой моды f_cH = 0,5 с / H .

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

3.17 потери давления ( pressure loss ) Δ p_t , Па : Разность средних полных давлений в начале и в конце глушителя .

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

Примечание

1 Уровни звуковой мощности и потери давления , измеренные при лабораторных испытаниях , относятся к случаю однородного поперечного распределения потока на входе глушителя . Если эта однородность распределения потока не достигается в условиях испытаний на месте установки , например вследствие особенностей конструкции выходной части канала , то возможны высокие уровни потокового шума и высокие потери давления .

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

4 Определение технических требований и выбор конструктивных решений

4.1 Необходимые требования

4.1.1 В общем случае уровень звукового давления ( А - взвешенный , 1/3- октавный или октавный ) не должен превышать определенной величины в заданной точке ( например , на рабочем месте , вблизи него или в помещении для отдыха ). Допустимый вклад источника звука может быть определен по уровню звуковой мощности и показателю направленности этого источника с использованием закономерностей распространения звука и требований относительно долей других источников звука . Требуемые вносимые потери глушителя задаются разностью допустимого и реального уровней звуковой мощности источника шума .

В простых случаях , когда принимаемый звук зависит исключительно от источника , подлежащего ослаблению , необходимая вносимая разность уровней звукового давления глушителя может быть вычислена непосредственно как разность реального и допустимого уровней звукового давления в точке наблюдения . В случае , когда разность показателей направленности источника при наличии глушителя и без него пренебрежимо мала , вносимая разность уровней звукового давления равна вносимым потерям глушителя .

4.1.2 Допустимые потери давления не должны быть превышены .

Примечание - Это требование следует формулировать по возможности четко . В отличие от неопределенного требования «как можно меньше» должен быть найден разумный предел . Даже когда потери давления рассматривают как «некритичный параметр» , предельное значение должно быть определено из максимально допустимой скорости потока , которая не должна быть превышена из соображений механической прочности , опасности появления потокового шума или неоправданно высоких энергетических затрат .

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

Примечание - Это некоторый минимальный размер , который ( при заданных обстоятельствах ) не может быть уменьшен . Этот размер зависит от требуемого снижения уровня звука , допустимых потерь давления и других ограничений относительно используемых ( 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 использованием глушителя при высоких температурах , запыленности , влажности или агрессивных газах , в магистралях высокого давления или при высоких уровнях звука и вибрации , а также при объединении глушителей с устройствами , контролирующими выпуск газа , искрогасителями и пылеулавливателями .

4.2 Выбор конструкции и места размещения глушителей

Специальная информация , относящаяся к глушителям , может быть взята из :

- результатов измерений при лабораторных испытаниях в соответствии с [1];

- данных испытаний , полученных производителем глушителя ;

- теоретических моделей для расчета удельных потерь распространения и вносимых потерь глушителей с круглым или прямоугольным поперечным сечением ;

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

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

Результаты , полученные компьютерными расчетами вносимых потерь для диссипативных глушителей , зависят от предположений относительно значения сопротивления потоку в глушителе и его распределения , а также акустической эффективности облицовки [2]. Трудно учесть при расчетах определенные геометрические особенности , такие как смещения звукопоглощающих пластин или разделителей поглотителей . Наиболее точными являются вычисления параметров вибрации конструкции и вибрации , обусловленной условиями эксплуатации . Воздействия потока на характеристики реактивных глушителей рассчитывают с помощью сложного специального программного обеспечения .

4.3 Проектирование специальных глушителей

Проектирование специальных глушителей обычно является итерационным процессом , имеющим следующие характерные этапы :

a ) грубая оценка требований к размерам свободных каналов для потока совместно с пространством для распределения звука , например с использованием данных , заявленных производителями аналогичных глушителей и взятых для расчета специальных требований и ограничений ;

b ) построение модели для прогнозных вычислений или измерений ;

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

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

e ) формулировка специальных требований .

5 Типы глушителей, общие принципы и условия эксплуатации

5.1 Обзор

Глушители используют в целях :

- предотвращения пульсаций и колебаний газа в источнике ;

- уменьшения преобразования пульсаций и колебаний в звуковую энергию ;

- обеспечения преобразования звуковой энергии в тепловую .

Результирующие вносимые потери глушителя , установленного в канал , в общем случае зависят от степени реализации всех указанных целей . В соответствии с превалирующим механизмом ослабления глушители могут быть классифицированы как ( см . таблицу 1):

- диссипативные глушители ;

- реактивные глушители , включая резонаторные и отражательные глушители ;

- глушители сброса ;

- активные глушители .

Таблица 1 - Типичные достоинства и недостатки глушителей различных типов

Тип глушителя	Преимущества	Недостатки
Диссипативные	Широкополосное ослабление , малые потери давления	Чувствительность к загрязнению и механическому разрушению
Реактивные : Резонаторные	Настраиваемое ослабление , нечувствительность к загрязнению	Узкополосное ослабление , чувствительность к параметрам потока
Отражательные	Прочный элемент , возможность использования при высоких пульсациях давления , высоких уровнях звука , загрязняющих потоках , сильных механических вибрациях	Большие потери давления , наличие акустических полос прозрачности ( частотные полосы с малым или нулевым ослаблением ), чувствительность акустических характеристик к параметрам потока

5.1.1 Диссипативные глушители

Эти глушители обеспечивают широкополосное ослабление звука преобразованием звуковой энергии в тепловую при относительно малых потерях давления . Следует применять меры предосторожности для предотвращения образования налета или забивания поверхности звукопоглощающего мате­риала в случае использования диссипативных глушителей в каналах с переносом газов , загрязненных пылью или образующими налет материалами . Пористые поглотители , изготовленные из хороших волокнистых материалов или тонкостенных структур , могут быть механически разрушены сильно изме­няющимся по амплитуде давлением .

5.1.2 Резонаторные глушители ( реактивные )

Эти глушители обеспечивают преобразование пульсаций и колебаний газа в звуковую энергию и поглощают звук . Простые резонаторы устанавливают как боковые ответвления в стенках канала . Группы резонаторов используют как облицовку канала или разделительные элементы ( дефлекторы ) в трубах , что ограничивает падение давления . Резонансы преимущественно настроены на низкие и промежуточные частоты , где требуется ослабление . Характеристика ослабления , ограниченная узким частотным диапазоном , чувствительна к проходящему потоку и может ( при определенных неблагоприятных условиях ) стать отрицательной , что приведет к генерации тонального звука .

5.1.3 Отражательные глушители ( реактивные )

Отражательные глушители обеспечивают преобразование пульсаций и колебаний газа в звуковую энергию . Обычно эти глушители выбирают из - за их прочности , когда применение чисто диссипативных глушителей менее удобно и допустимы повышенные потери давления . Такие ситуации наблюдаются , например , когда газовые потоки переносят пыль , или при высоких скоростях и давлениях потока , или при сильных механических вибрациях . Максимальное ослабление и частоты , на которых оно имеет место , будут зависеть от параметров потока . В некоторых частотных полосах возможны малые или отрицательные значения ослабления .

5.1.4 Глушители сброса

Глушители сброса , которые устанавливают в линиях сброса пара или сжатого воздуха , воздействуют на источник звука , например, клапан , снижая скорость выходного потока , и пропускают его через поверхность большой площади . Преобразование звука в тепло при этом обычно незначительно . Большие потери давления требуют большой механической прочности таких глушителей . Их характеристики могут зависеть от частиц вещества , переносимых газом . Глушители сброса подвержены опасности обледенения .

5.1.5 Активные глушители

Такие глушители состоят в основном из совокупности громкоговорителей , управляемых усилителями , на входы которых надлежащим образом подключены микрофоны . Управление осуществляется с помощью высокопроизводительного компьютера или контроллера . Такие специализированные устройства не являются объектом настоящего стандарта . Активные глушители наиболее эффективны для низких частот , где пассивные диссипативные глушители обеспечивают малое ослабление .

Примечание - Активные системы в настоящее время предлагают исключительно как индивидуальные заказные решения для частных применений , и поэтому настоящий стандарт их не рассматривает .

5.2 Акустические и аэродинамические характеристики глушителей

Требуемое от глушителя ослабление задают вносимыми потерями D_i если не определена конкретная точка приема , или вносимой разностью уровней звукового давления D_ip в конкретной точке в 1/3- октавных или в октавных полосах частот . В соответствии с методами лабораторных испытаний по [1] ослабление должно быть измерено в 1/3- октавных полосах частот . Величины , относящиеся к октавным полосам частот , могут быть вычислены по формуле

(1)

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

и D _{1/ 1} - результирующее ослабление в данной октавной полосе .

Заявляемое ослабление в целой октавной полосе будет применимо для широкополосного шума и для широкополосных глушителей . Для тонального шума и для резонаторных глушителей , эффективных в узкой полосе частот , ослабление должно быть задано в 1/3- октавных полосах .

Примечание - Ослабление в октавных полосах может сильно зависеть от спектра шума ( см . приложение В ).

Необходимым параметром для выбора глушителя являются допустимые потери давления в потоке . Они не должны превысить потери полного давления Δр _t , которые зависят от средней скорости потока и плотности газа , а также условий распространения 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 месте эксплуатации глушителя от условий при лабораторных испытаниях ( эта величина подлежит экспериментальной оценке );

р - плотность газа , кг / м ³ ;

v ₁ - средняя скорость потока во входном сечении , м / с .

Примечание - Определения коэффициента потерь полного давления отличаются от определений , устанавливаемых [1]. Поэтому необходимо проверять соответствие определений перед использованием всех величин . Например , имеется другое определение скорости потока v \ как скорости в самом узком поперечном сечении глушителя . Это приводит к существенно более низким значениям ζ

Другими требующими рассмотрения параметрами , влияющими на акустические и аэродинамические характеристики , являются :

- потоковый шум ;

- максимальные размеры , допустимые для глушителя ;

- необходимая долговечность глушителя , подвергающегося воздействию потока , пульсаций давления и механической вибрации .

5.3 Пути распространения звука

Помимо прямого распространения звука через глушитель до точки приема 8 ( рисунок 1, путь 1) возможно распространение звука 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 за ним ( путь 5). Распространение звука вдоль указанных боковых путей должно быть исключено обеспечением корпусов источников и стенок канала соответствующей звукоизоляцией и установкой виброизоляторов для устранения распространения структурного шума .

Рисунок 1 - Пути распространения звука ( схематично )

5.4 Акустические эффекты, зависящие от монтажа

Обеспечиваемое глушителем ослабление звука для определенных типов глушителей и способов применения зависит от характеристик источника , присоединенного со стороны впускного конца , и характеристик оконечного устройства со стороны выпуска . Эффекты , зависящие от условий монтажа , имеют место особенно для реактивных глушителей и для глушителей всех типов на низких частотах .

Это также важно , если и источник , и оконечная нагрузка являются реактивными , т . е . непоглощающими . При этих условиях появляющиеся нежелательные резонансные эффекты могут привести к силь­ной связи между различными частями системы . Формально влияние таких условий монтажа может быть описано формулой

(3)

где L_w ( rad ) - уровень звуковой мощности , излучаемый концом канала , дБ ;

L_w ( source ) - уровень звуковой мощности , излучаемый источником в канал с безэховым оконечным устройством , дБ ;

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

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

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

Воздействие отраженного звука на источник , описываемое слагаемым Е , может приводить к увеличению или уменьшению излучения звука .

Примечание - Для сильно реактивных систем в узкой полосе частот Е может принимать большое положительное значение , что указывает на реальное усиление глушителем звуковой энергии источника .

5.5 Устойчивость к абразивному износу и защита поглощающих поверхностей

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

Примечание - Практически отсутствуют данные о допустимой концентрации частиц для длительной работы глушителя .

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

Защиту звукопоглощающего наполнителя глушителей от влаги , воды или загрязнений , переносимых газом ( в частности в больницах и на предприятиях общественного питания и пищевой промышленности ), обеспечивают герметичной упаковкой звукопоглотителя в фольгу . Такая фольга , уменьшая характеристики ослабления на высоких частотах ( обычно свыше 1 кГц ), может порваться во время работы установки . Разность полного ( т . е . статического и динамического ) давления внутри и снаружи изолируемого элемента является причиной напряжения в фольге . Высокие температуры и острые ( и горячие ) частицы в потоке увеличивают риск повреждения , таким образом, защита звукопоглощающего наполнителя с помощью фольги требует тщательного подбора ее толщины , учета температуры , скорости потока и запыленности газа .

5.6 Противопожарная защита и взрывозащита

Существует повышенная опасность возгорания или передачи пламени вентиляционными глушителями при переносе масляных аэрозолей . Такие глушители применяют , в частности , в химических лабораториях , больших кухнях и испытательных установках для двигателей . Органические вещества , такие как пшеничная или молочная пыль , могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом , и , что следует учитывать , когда запыленные этими веществами газовые потоки переносятся через глушитель . Во всех этих областях использования глушителей и в соответствии со строительными нормами и правилами для изготовления глушителей следует применять негорючие материалы . Накапливание жировых , масляных веществ и пыли в поглощающих материалах должно быть исключено применением соответствующих конструкций глушителей и выбором места их расположения . Резонаторные глушители без поглощающих материалов с использованием мер предосторожности от пылевых отложений также пригодны с точки зрения требований противопожарной защиты и взрывозащиты .

5.7 Запуск и останов оборудования

Глушители , используемые в технологическом оборудовании , могут быть причиной возникновения трудностей при его запуске и останове . Необходимо обеспечить достаточное пространство для размещения компонентов глушителя , чтобы допустить значительные изменения давления и / или температуры . В частности , при изменениях давления и наличии защитных покрытий из фольги снятие давления должно происходить и в слое поглотителя .

Запуск и останов оборудования часто проводят при температурах ниже точки росы внутри поглощающей облицовки и внутри корпуса глушителя . Накапливание влаги должно быть предотвращено ( например , с помощью установки «осушения» ). При этом возможна коррозия . Конденсат следует удалять через дренаж .

5.8 Коррозия

Металлические листы оболочек , кожухов и перегородок глушителей , равно как и монтажные фланцы , должны быть защищены от воздействия атмосферных факторов , кислот в выпускных газах и разностей электрических потенциалов различных материалов . Коррозию можно предотвратить подбором специальных материалов ( например , алюминия ) или применением защитных покрытий ( например , резины ).

5.9 Гигиенические требования и риск заражения

Должны быть удовлетворены специальные требования , например :

- к чистым помещениям ;

- к производствам приготовления пищи ;

- к помещениям медицинского назначения ;

- к энергетическим предприятиям .

Гигиенические проблемы могут возникать при отложении пыли на адгезивных поверхностях звукопоглощающих облицовок , особенно при повышенной влажности . Существует риск бактериального заражения , особенно при повышении температуры . Ядерное загрязнение может иметь место в ядерных энергетических установках .

В таких критических условиях следует использовать для глушителей гладкие поверхности . Следует исключать наличие больших полостей и выступающих ребер из - за их способности накапливать пыль и влагу , а также увеличивать потери давления .

5.10 Осмотр и очистка, обеззараживание

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

Специальные требования к широко используемым системам кондиционирования воздуха предусматривают проводить очистку и обеззараживание через определенные интервалы времени . Поэтому необходимо обеспечить демонтаж элементов ( пластин ) для очистки ( обеззараживания ) или замены . В этом случае корпус глушителя должен быть основательно очищен . В зависимости от конструкции звукопоглощающие пластины должны быть очищены с использованием сжатого воздуха , струи пара , щеток и растворителей или обеззараживающих жидкостей .

Налет пыли , образующийся на звукопоглощающих пластинах после определенного времени эксплуатации в условиях запыленного потока , приводит к уменьшению вносимых потерь . Поэтому должны быть проведены соответствующие мероприятия , обеспечивающие очистку звукопоглощающих пластин через определенные интервалы времени .

6 Представление характеристик глушителей различных типов

6.1 Диссипативные глушители

6.1.1 Простые диссипативные глушители

Простой диссипативный глушитель представляет собой прямую трубу со звукопоглощающей облицовкой круглого или прямоугольного поперечного сечения без каких - либо соединений ( см . рисунок 2).

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

Рисунок 2 - Диссипативный глушитель ( схематично )

Звукопоглощающий элемент состоит из одного или нескольких слоев поглощающего материала и звукопроницаемого покрытия . В качестве поглощающего материала используют тонкие минеральные , металлические или пластмассовые волокна и структуры с открытыми порами , изготовленные из пенопласта , металлокерамики или бетона . В крупнозернистых структурах скорость воздуха имеет меньшее влияние по сравнению с турбулентностью . В этом случае разность давлений будет увеличиваться как квадрат скорости потока . Такие нелинейные эффекты могут иметь место в глушителях , где поток проходит через поглотитель или вдоль него . Для защиты волокнистых и пористых материалов , испытывающих большие нагрузки , применяют перфорированные металлические листы с ромбовидной или ребристой ячейкой в сочетании с плотно сплетенным проволочным экраном , стеклотканью или полотном из стального волокна . Для ослабления жестких условий эксплуатации могут быть использованы тонкая фольга , стекловолокно или синтетическая вата .

Потери при прохождении D_t ( или вносимые потери D_i см . 3.11) в простом диссипативном глушителе могут быть выражены формулой

(4)

где D_s - ослабление неоднородностями , дБ ;

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

l - длина глушителя , м .

Ослабление неоднородностями может быть определено путем измерений при лабораторных испытаниях для некоторого типа глушителя при двух разных длинах l ₁ , и l ₂ . Если вносимые потери D_{i 1} и D_{j 2} измерены для длин l ₁ , и l ₂ при отсутствии влияния побочной передачи звука внутри или вокруг глушителя , ослабление неоднородностями D_s может быть определено по формуле

(5)

Удельные потери распространения определяют из таких измерений следующим образом :

(6)

Для качественной оценки удельных потерь распространения D_a может быть использовано отношение Пейнинга :

(7)

где U - длина периметра канала , облицованного изнутри звукопоглощающим материалом , м ;

S - площадь поперечного сечения канала , м ² ;

a - коэффициент поглощения звука покрытия .

Чем больше отношение площади поверхности поглотителя Ul к площади поперечного сечения канала S и выше коэффициент поглощения облицовки глушителя а , тем выше эффективность диссипативного глушителя . Наличие небольших звукоотражающих поверхностей приводит лишь к незначительному отклонению от этой закономерности .

Свободная площадь поперечного сечения канала S зависит от максимально допустимой скорости потока . Эта скорость не должна чрезмерно увеличиваться из - за ее влияния на срок службы глушителя , вносимые потери и потоковый шум . Если площадь определяется размерами присоединяемой трубы , то поперечное сечение может быть круглым или прямоугольным . Из формулы (7) следует , что более предпочтительными являются узкие прямоугольные отверстия , длинные стороны которых облицованы звукопоглощающим материалом . Эти отверстия препятствуют также образованию звуковых лучей в случае , если расстояние между стенками превышает половину длины звуковой волны .

Высокие значения коэффициента поглощения звука возможны при условии , что толщина звукопоглощающей облицовки составляет не менее одной восьмой части длины звуковой волны . Этот критерий выполняется в простых диссипативных глушителях даже для низких частот , если присоединяемая к входу глушителя труба имеет достаточно большое поперечное сечение . Когда ширина канала становится значительно меньше половины длины волны подлежащего ослаблению звука , пропорциональность коэффициенту поглощения облицовки , следующая из равенства (7), нарушается . Более того , эта формула неприменима для высоких частот , когда имеет место лучевое распространение звука , совсем не попадающего на звукопоглощающую облицовку .

Звукопоглощающий материал характеризуется удельным сопротивлением продуванию r [3].

r ~

(8)

где r _с - плотность поглощающего материала , находящегося под давлением , кг / м ³ ;

r _u - плотность поглощающего материала при атмосферном давлении , кг / м ³ ;

h - вязкость газа , Н·с / м ² ;

а - средний диаметр волокон , м .

Для глушителей применяют материалы с удельным сопротивлением продуванию от 5 до 50 кН·с / м ⁴ .

Влияние температуры и давления на сопротивление продуванию R_s = rd слоя материала толщиной d приблизительно описывается следующим равенством :

(9)

где Т - абсолютная температура , К ;

T ₀ - абсолютный нуль по шкале Кельвина , К ;

р - давление газа , Па ;

р ₀ - опорное давление газа , Па ;

r с - волновое сопротивление газа для плоской волны , Н·с / м ³ .

Типичные температуры , ожидаемые для различных источников звука , и предельные температуры для различных звукопоглощающих материалов приведены в приложении С .

Примеры для удельных потерь распространения в каналах с круглым поперечным сечением и облицовкой различной толщины изображены на рисунке 3. Они основаны на строгих расчетах в отсутствие потока и типичных значениях для удельного сопротивления минеральной ваты . Слой облицовки имеет сильный эффект поглощения на низких частотах .

В некоторых случаях необходимо защитить окружающую обстановку от наполнителя глушителя или наполнитель от газового потока . Это выполняют с помощью тонких непроницаемых или перфорированных покрытий . Для широкополосного ослабления эффективную массу на единицу площади покрытия следует выбирать как можно меньшей . Эффективная масса - это или масса непроницаемой оболочки или масса воздуха , колеблющегося около перфорированного покрытия , деленная на долю открытой площади .

Примечание - Часто поверхностная масса непроницаемого покрытия , меньшая чем 0,033 кг / м ² , или пористость перфорированного покрытия , большая чем 30 %, являются достаточными .

Следует удостовериться , что покрытия не приклеены к наполнителю или , в случае многослойных покрытий , к перфорированному 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 / м ⁴ .

Сопротивление продуванию специального покрытия , моделирующего влияние пылевого налета или плотно надетой оболочки R_s = 0,2 кН·с / м ³ .

Рисунок 3 - Зависимость расчетного значения удельных потерь распространения D_a от частоты f для простого диссипативного глушителя с круглым поперечным сечением и толщиной облицовки t .

Для улучшения ослабления на низких частотах иногда используют утолщенные покрытия или перфорированные покрытия с низкой пористостью . Частые запуск и остановка форсунок могут приводить к накапливанию влаги в газовых каналах глушителя ( см . А .2.4). Полимерная фольга не может полностью предотвратить диффузию пара и допускает накапливание влаги в поглотителе , особенно при повреждении фольги .

Поглотители должны обладать механической и термической прочностью , и их форма или структура не должна изменяться вследствие вибрации в течение установленного срока службы .

6.1.2 Пластинчатые глушители

6.1.2.1 Общие положения

Факторы , определяющие акустические характеристики пластинчатых глушителей , по существу те же самые , что и для простых диссипативных глушителей , описанных в 6.1.1.

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

Наличие некоторого числа параллельных пластин и подходящей свободной площади S способствует достижению высокого ослабления звука в соответствии с равенством (7) при малых потерях давления .

1 - входное поперечное сечение ; 2 - переходный элемент ; 3 - звукопроницаемое покрытие ; 4 - звукопоглощающий материал ( пластина )

Рисунок 4 - Пластинчатый глушитель

В зависимости от частотной области вносимые потери пластинчатого глушителя определяются двумя составляющими : ослаблением неоднородностями на входе и удельными потерями распространения вдоль пластин ( см . рисунок 5). На низких частотах , когда диаметр присоединенного канала меньше половины длины волны и распространение мод высшего порядка подавлено , ослабление неоднородностями несущественно . На высоких частотах , когда переходный элемент допускает падение звука на пластины под случайными ( произвольными ) углами , ослабление неоднородностями , обычно составляющее от 6 до 10 дБ , может приводить к увеличению удельных потерь распространения .

Дополнительное ослабление неоднородностями эффективно для пластин , в которых изменения внутренней структуры вдоль пути распространения обычно малы .

1 - ослабление неоднородностями ; 2 - удельные потери распространения

Рисунок 5 - Падение уровня звукового давления L_p вдоль пластинчатого глушителя

Все соединения между стенками канала и нижними или верхними краями пластин , которые иногда выполняют в виде широких зазоров ( просветов ), должны быть герметически закрыты для предотвращения передачи побочного звука . Воздуховоды между пластинами и стенкой могут быть выполнены в поло­вину ширины воздуховода между соседними пластинами . Если удается избежать уменьшения потока по боковым воздуховодам , то крайняя пластина должна быть закреплена на стенке канала .

Примечание - С акустической точки зрения крайняя пластина должна иметь половинную толщину , если ее структура однородна .

При установке неоднородных по структуре пластин , например, частично облицованных , особое внимание следует уделять инструкциям по монтажу . Как правило , две пластины , образующие воздуховод , должны иметь одинаковую структуру , т . е . структура может изменяться вдоль воздуховода , но не перпендикулярно к нему .

Для обеспечения долговечности пластин , подвергающихся воздействию потока со скоростью свыше 5 м / с , следует прибегать к мерам , гарантирующим однородность потока , например к использованию выпрямителей потока . Поток через пластины в поперечном направлении может возникать из - за выдувания материала пластин , что следует предотвращать . Поэтому не рекомендуется располагать пластины сразу за сечениями , в которых сильно изменяется площадь поперечного сечения , и / или сразу за поворотами канала , в противном случае необходимо использовать направляющие стабилизаторы , обеспечивающие однородность потока .

Пластины , полностью покрытые фольгой для использования во влажной атмосфере , могут испытывать повышенное внутреннее давление ( см . 5.5). Фольга может повреждаться ( разрываться , трескаться ) в процессе эксплуатации глушителя . Это ухудшает характеристики поглощения на высоких частотах .

Для проверки состояния и замены пластин целесообразно предоставлять к ним доступ . При проектировании глушителя необходимо предусмотреть отверстия для возможности проведения измерений . Для выполнения специальных гигиенических требований следует обеспечить извлечение пластин для их очистки .

6.1.2.2 Пластины для широкополосного ослабления

В зависимости от толщины пластин , ширины воздуховода , защитного покрытия , расстояния между пластинами и степени их загрязненности пластины с равномерным заполнением поглотителя обеспечи­вают ослабление в нескольких октавных полосах частот . Для низких частот высокого коэффициента поглощения достигают применением толстых пластин , тогда как для высоких частот достаточны тонкие пластины . Типичные частотные характеристики пластин глушителя изображены на рисунке 6. На низких частотах удельные потери распространения увеличиваются при возрастании толщины пластины и частоты звука . На средних частотах , где ширина канала совпадает с половиной длины волны , наблюдается максимум , значение которого обратно пропорционально значению сопротивления продувания поглоти­теля . Общее сопротивление продуванию потоком , перпендикулярным к пластине , не должно существенно превышать 2 кН·с / м ³ . На высоких частотах , для которых ширина канала или расстояние между пластинами значительно превосходит половину длины волны звука , удельные потери распространения становятся очень малыми .

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

Толщина пластины d = 0,2 м .

Ширина воздуховода между пластинами s = 0,2 м .

Удельное сопротивление продуванию изотропного поглотителя r = 12 кН с / м ⁴ .

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

Примечание - Влияние пылевых отложений или плотно облегающего пористого покрытия моделировано с помощью специального сопротивления продуванию R _s слоя покрытия .

Влияние толщины пластин показано на рисунке 7. Когда пластины перекрывают одну и туже часть поперечного сечения канала ( т . е . отношение s / d = const ), толстые пластины незначительно улучшают характеристики глушителя на низких частотах , обеспечивают умеренное ослабление на средних частотах и минимальные удельные потери распространения на высоких частотах . Для того чтобы улучшить поглощение на низких частотах за счет высокочастотного ослабления , применяют облицовочные покрытия с увеличенной поверхностной массой ( см . рисунок 8).

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

Удельное сопротивление продуванию изотропного поглотителя r =12 кН с / м ⁴ .

Сопротивление продуванию слоя покрытия R_s - 0,2 кН с / м ³ .

Рисунок 7 - Зависимость удельных потерь распространения D_a от частоты f для глушителя с пластинами разной толщины и шириной воздуховодов между пластинами , равной толщине пластин

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

Рисунок 8 - Зависимость вносимых потерь D_i от частоты f для глушителей с обычными пластинами , полученная по результатам измерений при лабораторных испытаниях

При выборе и оптимизации пластинчатых глушителей для низкочастотного ослабления особое внимание следует уделять материалам наполнителя , покрытия и внутреннему секционированию ( каркасу ) пластин . Для улучшения ослабления на высоких частотах ширина воздуховодов должна быть уменьшена , а секционированные пластины следует размещать вдоль канала со смещением в поперечном направлении . Обе эти меры приводят к увеличению потерь давления . В то время как смещение обеспечивает дополнительное ослабление менее 6 дБ , потери давления могут удвоиться ( см . рисунок 9).

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

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

Рисунок 9 - Экспериментально полученные зависимости вносимых потерь D_i от частоты f и коэффициент потери давления ζ для различных вариантов расположения пластин

Примечание - Значения D_i , превышающие 40 дБ , зависят от побочного шума .

Отмеченного уменьшения ослабления на высоких частотах можно ожидать при условии наличия прямой видимости между входным и выходным отверстиями глушителя .

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

6.1.2.3 Потери давления

Потери полного давления , вызываемые глушителем [ см . равенство (2) ], являются решающим фактором при выборе пластин и ширины воздуховодов . Они включают в себя потери давления на входе , выходе и вдоль глушителя в воздуховодах между пластинами . Для выбора глушителя должны быть известны допустимые потери полного давления . В случае однородного без вихревого потока на входе глушителя и канала с постоянным поперечным сечением оценка потерь давления на обоих концах глушителя может быть получена с использованием коэффициента потерь давления ζ _s ( no отношению к произвольному сечению канала ):

(10)

где ζ ₁ -форм - фактор со стороны входа глушителя ; для прямоугольных пластин ζ ₁ =1; для полукруглого входного профиля ζ ₁ =0,1;

ζ ₂ - форм - фактор со стороны выхода глушителя ; для прямоугольных пластин ζ ₂ =1; для полукруглого выходного профиля ζ ₂ ⁼ 0,7 ( слабое влияние );

s - ширина воздуховода , м ;

d - толщина пластины , м .

В целом потери давления увеличиваются как квадрат отношения d / s . Фрикционные потери увеличиваются с ростом отношения длины пластины l к поперечному гидравлическому сечению , которое пропорционально ширине воздуховода s . Для звукопоглощающих пластин с перфорированным покрытием или без него коэффициент потери давления ζ _f , обусловленный трением , можно оценить по формуле

(11)

Значение 0,025 является типичным для половины коэффициента трения звукопоглощающих пластин .

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

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

(12)

Примечание - 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 сильное диссипативное ослабление в воздуховоде .

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

Более важным является регенерация звука потоком . Потоковый шум , измеряемый при лабораторных испытаниях , характеризуется уровнями звуковой мощности , непосредственно связанными со скоростями потока . Эти уровни имеют отношение к безвихревому входному потоку глушителя . Если эти условия не выполняются при испытаниях на месте установки глушителя , например вследствие конструкции всасывающего канала , могут наблюдаться повышенные значения уровней потокового шума .

Уровень звуковой мощности , излучаемой глушителем , не может быть меньше уровня звуковой мощности потокового шума . Ослабление , измеренное на месте , часто оказывается меньше измеренного при лабораторных испытаниях , которое определяют без учета потокового шума . Оценка октавного уровня звуковой мощности потокового шума L_{w , oct} может быть определена по формуле

(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 , м ² ;

f - среднегеометрическая частота октавной полосы , Гц ;

Н - максимальный поперечный размер канала , м ;

δ - пространственный масштаб , характеризующий высокочастотную спектральную составляющую потокового шума , м ;

W ₀ = 1 Bt .

Уровень звуковой мощности потокового шума изменяется с температурой T_B в соответствии с приближенной зависимостью –25 lg ( T / T ₀ ). Для гладкостенных диссипативных пластинчатых глушителей , используемых в тепловом , вентиляционном и кондиционирующем оборудовании , приближение задают значениями В = 58 дБ , δ = 0,02 м . Для данного случая график зависимости , определяемой формулой (13), изображен на рисунке 10; корректированные по характеристике А уровни звуковой мощности L_WA для поперечного сечения канала площадью 1 м ² вычисляют затем по формуле

(14)

где v ₀ = 1 м / с .

Примечание - Для глушителей других типов , в частности резонаторных , В может быть больше в определенных частотных полосах . Однако какую - либо общую информацию о значениях В и δ дать нельзя .

Рисунок 10 - Зависимость октавных уровней звуковой мощности L _{W, oct} потокового шума от частоты f при нормальных атмосферных условиях для канального глушителя с площадью наименьшего поперечного сечения S = 0,5 м ² , максимальным поперечным сечением канала Н = 1 м при различных скоростях потока v

6.1 .3 Диссипативные глушители с изгибами

Изгибы встречаются на всасывающих ( например , поглощающих дисковых затворах , см . рисунок 11) или выпускных отверстиях , а также на поворотах трассы длинных канальных систем . На низких частотах , когда диаметр поперечного сечения мал по сравнению с длиной волны звука , изгибы в канале ( как и эластичные трубчатые глушители ) не влияют на передачу звука . На высоких частотах длина волны меньше ширины канала , и звуковой луч , падая при распространении на поглощающую облицовку , силь но ослабляется.

Рисунок 11 - Всасывающее отверстие глушителя с поглощающим экраном

Примечание - По сути , ослабление звука изгибами может быть определено как дополнительное ослабление , наблюдаемое в изогнутых каналах глушителей по сравнению с прямыми . Тем не менее , в настоящее время нет стандартных методик измерения ослабления данного вида . На практике влияние облицовки может быть определено путем сравнения конструкций , имеющих жесткие стены , с конструкциями , включающими в себя поглощающие покрытия .

Действие дисковых затворов может быть описано с помощью равенства (7). Отношение U / S не изменяется вдоль радиального пути распространения звука . Эффективная длина определяется радиусом диска . Поскольку размеры затворов обычно малы , подавление образования луча не столь важно . Конец канала образует закругленную воронку , позволяющую уменьшить относительно высокие потери давления .

При наличии углов необходимо отчетливо различать каналы ( каналы с аэродинамическими формами ) и обычные вентиляционные трубы . В обтекаемых каналах применяют звукопоглощающие направляющие стабилизаторы ( крылья ), которые занимают немного места, но могут иметь существенное действие на высоких частотах . В обычных вентиляционных каналах применяют облицовку стен вблизи угла . Если стены имеют выступы , сравнимые по размерам с длиной волны звука , то большая часть звука будет рассеяна и значительно ослаблена . На рисунке 12 показан пример определения потерь при прохождении для поворота ( изгиба ) канала при наличии или отсутствии звукоизолирующего покрытия .

Рисунок 12 - Зависимость потерь при прохождении D_t от частоты f для поворота ( изгиба ) канала при различных способах размещения звукопоглощающей облицовки стенок ( вентиляционная шахта подземного туннеля )

6.2 Реактивные глушители

6.2.1 Резонаторные глушители

6.2.1.1 Общие положения

Как для облицовки каналов , так и при изготовлении звукопоглощающих пластин применяют ослабляющие звук элементы в форме поглотителей или резонаторов . В специальных приложениях полезно объединять оба вида элементов .

На рисунке 13 изображены резонаторы следующих типов :

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

b - аналогичное устройство со слабоперфорированной отверстиями или щелями плоскостью для создания эффекта «бутылочного горла» на пути воздушного звука ( резонатор Гельмгольца );

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

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

1 - резистивный слой ; 2 - перфорированная пластина или пластина со щелями ; 3 - звукопоглощающий слой ; 4 - пленка ( фольга ) или пластина ; 5 - твердая подложка или плоскость симметрии

Рисунок 13 - Типы резонаторных облицовок ( схематично )

На практике применяют сочетания резонаторов Гельмгольца и пластинчатых резонаторов , которые не требуют никаких поглощающих материалов [4].

8.2.1.2 Четвертьволновые резонаторы

Частоту четвертьволнового резонанса f ₀ , Гц , определяют формулой

(15)

г де с - скорость звука , м / с ;

t - эффективная толщина облицовки , м .

Для примера на рисунке 18 показаны многозвенные четвертьволновые резонаторы . Ширина боковых ответвлений , которые могут быть ориентированы перпендикулярно или наклонно к плоскости покрытия , должна быть меньше t ( предпочтительно меньше t /2 ) в направлении распространения звука . Звукопоглощающий материал ( в случае применения ) должен быть защищен от загрязнения и абразивного истирания , вызываемых потоком . Четвертьволновые резонаторы эффективны также на нечетных гармониках собственной частоты f ₀ , если ширина камеры достаточно мала .

6.2.1.3 Резонаторы Гельмгольца

Собственную частоту резонатора Гельмгольца f ₀ определяют по формуле

(16)

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. Концевая поправка зависит от диаметра отверстий и их относительного положения , а также от скорости проходящего потока , которая должна превышать 15 м / с .

Примечание - При одной и той же глубине резонатор Гельмгольца всегда настроен на более низкую частоту и функционирует в более узкой полосе частот , чем аналогичный четвертьволновый резонатор . Демпфирование камеры не приводит к значительным изменениям ширины полосы . Для сравнения пористый материал , используемый в качестве покрытия , действует как эффективный демпфер , но чувствителен к загрязнению .

6.2.1.4 Пластинчатые или пленочные резонаторы

Для вычисления резонансной частоты пластинчатого или пленочного резонатора следует заменить t ( l + Δ l ) в формуле (16) на р / m ":

(17)

где

р - плотность газа , кг / м ³ ;

m " - поверхностная плотность пластины или пленки , кг / м ² ;

с и t - те же , что в формуле (15).

Для воздуха при нормальных атмосферных условиях а = 60 кг ^1/2 Гц / м ^1/2 . График зависимости (17) показан на рисунке 15. Подходящим выбором материалов и конструкции резонатора можно избежать осаждения отложений и предотвратить их совместную вибрацию с покрытием , которое становится чувствительным к разрушению . Применяют специальную металлическую или пластиковую фольгу . При использовании тонкой фольги существует опасность возбуждения потоком флаттер ного шума .

Рисунок 14 - Зависимость резонансной частоты резонатора Гельмгольца f ₀ 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 )

Рисунок 15 - Зависимость резонансной частоты f ₀ пластинчатого или пленочного резонатора от поверхностной плотности массы m " податливой пластины перед разделенной на секции облицовкой глубиной t ( с = 340 м / с , р =1,2 кг / м ³ )

На высоких частотах вибрационные характеристики покрытия используют для формирования акустически мягких стенок в дополнительных частотных полосах . Ослабления в широкой полосе частот с большей надежностью достигают размещением различно настроенных резонаторов вдоль канала . Расстояние между группами резонаторов должно быть не менее одной четверти наибольшей длины волны , для того чтобы избежать нежелательного взаимодействия между ними . Такое же правило применяют для различных сторон каналов . Поскольку резонаторы наиболее эффективны в частотных областях , где ширина воздуховодов между облицовками меньше , чем половина длины волны , различно настроенные резонаторы не следует применять для противоположных стенок .

Для резонаторов всех типов собственная частота зависит от температуры вследствие зависимости от температуры скорости звука с :

(18)

где T - абсолютная температура , К ;

Т ₀ - температура окружающей среды , К ;

с ₀ - скорость звука при температуре Т ₀ , м / с .

Для того чтобы настроить резонатор на заданную собственную частоту при повышенной температуре Т , необходимо увеличить его размеры пропорционально множителю   по сравнению с размерами , соответствующими температуре окружающей среды .

6.2.2 Отражательные глушители

6.2.2.1 Общие положения

Отражательные глушители обычно проектируют для ослабления основных мод в каналах ниже частоты возникновения мод наивысших порядков , т . е . для относительно узких каналов . В более широких каналах распространение наивысших мод может быть предотвращено применением жестких аксиальных перегородок канала ( так называемых модовых или модальных фильтров ). Часть падающего звука будет отражаться . Этот эффект в настоящее время практически не используют .

Отражательные глушители могут состоять из :

- простых расширений или сужений ;

- корпуса , содержащего многочисленные взаимосвязанные расширительные камеры ;

- ответвляющихся каналов ;

- пластин реактивного типа .

Следует отличать отражательные глушители для стационарных установок от глушителей для автомобилей и другого мобильного оборудования .

Выбирая глушитель для стационарного оборудования , прежде всего следует уделить особое внимание возможности достижения необходимой механической прочности простыми конструкционными мерами . В глушителях для магистралей давления корпус проектируют как баллон высокого давления . Излучение звука корпусом подавляют применением подходящих тяжелых или жестких круглых поперечных сечений .

Отражательные глушители для автомобилей проектируют с учетом ограничений по массе и поперечным размерам . Как следствие , легкие корпуса изготовляют с овальными или некруглыми поперечными сечениями . Излучение звука такими корпусами должно быть подавлено специальными мерами , например применением конструкций из двух оболочек с поглощающим слоем между ними , использованием жестких переборок в качестве стенок камеры , применением специальных ребер для обеспечения прочности .

Все поперечные , а часто и осевые размеры арматуры являются малыми по сравнению с длиной волны подлежащего ослаблению низкочастотного звука . При настройке элементов глушителя следует учитывать повышенные температуры в выпускном газовом потоке двигателей внутреннего сгорания и магистралей высокого давления . Нелинейность ( ударные волны ) и потоковый шум являются решающими факторами при ослаблении высокочастотного звука ,

В отсутствие потока и при высоких уровнях звука может быть получено хорошее согласование между расчетными характеристиками канала и результатами при лабораторных испытаниях с использованием громкоговорителей [5]. Однако на практике влияние потока очень важно . Поток вызывает затухание звука в перфорированных трубах и расширительных камерах ( см . рисунок 16). Настройка резонаторов нарушается , и их затухание увеличивается или уменьшается в зависимости от направления потока .

Рисунок 16 - Зависимость вносимых потерь D_i от частоты f для однокамерного отражательного глушителя для различных скоростей потока в направлении распространения звука

6.2.2.2 Расширения и расширительные камеры

Если диаметр поперечного сечения на выходе глушителя мал по сравнению с длиной волны λ = c / f , то звук отражается от открытого конца обратно в направлении источника звука . В этом случае отражение будет сильнее и , следовательно , звук , излученный наружу , будет слабее , чем при большом диаметре , а также будет больше телесный угол излучения Ω . Для увеличения отраженных потерь D_m на выходе площадь S должна быть как можно меньше и выпускное отверстие должно быть ( что предпочтительно ) расположено как можно дальше от стены ( Ω =4 π ), а не в стене ( Ω = 2 π ), на ребре ( Ω = π ) и в углу( Ω = π /2), см . равенство (19):

(19)

где с - скорость звука , м / с ;

f - частота , Гц ;

Ω - телесный угол излучения , ср ;

S - площадь выпускного отверстия , м ² .

Поток , выходя из канала в открытое или замкнутое пространство , будет регенерировать звук , если в выходном отверстии заметно падает давление . Для того чтобы в критических случаях сохранить регенерацию звука на малом уровне , выходное отверстие должно иметь по возможности большую площадь и быть свободным от препятствий .

Примечание - Когда линейные размеры расширительной камеры в любом направлении малы по сравнению с длиной волны звука , ее объем по отношению к открытой области является «газовой пружиной» заключенного в этом объеме газа . Чем больше объем , тем мягче пружина . Такой элемент имеет характеристику высокочастотного полосового фильтра .

Когда линейные размеры расширительной камеры в любом направлении велики по сравнению с длиной волны звука , создается диффузное звуковое поле , которое обеспечивает акустическую развязку ( уменьшает взаимное влияние ) различных отверстий . Многократные отражения можно использовать для обеспечения заметного ослабления даже в случае слабого поглощения в камере .

6.2.2.3 Сужения

Короткие трубки , помещаемые в перегородки между двумя камерами , акустически эффективны вместе с массой находящегося в них газа ( с учетом концевых поправок ) при условии , что газ неподвижен и длина труб мала по сравнению с длиной волны . Для отверстия в тонкой стенке или в перфорированной пластине эта масса , по существу , сама играет роль концевой поправки . Такие трубки и отверстия имеют низкочастотные полосовые характеристики и могут быть использованы для настройки резонансов глушителя .

Для труб , переносящих поток , резистивные свойства повышаются , в частности с падением давления в выпускном отверстии . Проходящий через перфорированную пластину поток также увеличивает удельное сопротивление этого элемента .

Специальными сужениями являются насадки Вентури , применяемые как отдельные элементы или объединяемые с перфорированными пластинами . При подходящих размерах такие элементы оказывает значительно меньшее сопротивление для постоянного потока , чем для совокупности импульсных колебаний , т . е . действуют как нелинейные элементы .

6.2.2.4 Многокамерные глушители

Отражательные глушители могут состоять из корпуса с несколькими фланцами , соединенными с источником всасывающим и выпускным каналами , и патрубков , установленных внутри корпуса . Эти патрубки формируют изменения поперечного сечения , ответвления и тупики ( см . рисунок 17). Изменениями поперечного сечения являются расширения и сужения . Акустические характеристики определяются , главным образом , отношением линейного размера l к длине волны λ . Это отношение обратно пропорционального квадратному корню из абсолютной температуры :

(20)

где Т - температура газового потока в канале , К ;

Т ₀ - температура окружающей среды , К ;

λ - длина волны звука при температуре Т , м ;

λ ₀ - длина волны звука при температуре окружающей Т₀ , м .

Рисунок 17 - Многокамерный реактивный глушитель

6.2.2.5 Ответвления

Если канал разделяется на ветви , отличающиеся по длине от прямого пути распространения звука на величину Δ l , то в результате интерференции в месте слияния может быть достигнута высокая степень ослабления на частотах , кратных нечетному числу частоты с /(2 Δ l ), где с - скорость звука . Такая интерференция увеличивает отражения в некоторых узких полосах частот в точках разветвления .

Боковые ответвления , у которых длина мала по сравнению с четвертью длины волны , являются специальной разновидностью ответвлений , имеющей характеристики четвертьволновых резонаторов .

6.2.2.6 Реактивные пластины

Облицовки каналов или пластины с резонаторами , которые не демпфированы звукопоглощающим материалом , вызывают высокие вносимые потери главным образом на частотах , близких к собственной частоте резонатора ( см . рисунки 18 и 19).

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

Рисунок 19 - Зависимость уровня звука L _{р А} от частоты f на расстоянии 1 м от выпускного конца дымохода

Примечание - Поток со скоростью , превышающей 10 м / с , может изменить настройку резонаторов в сторону высоких частот вплоть до 1/3 октавы и увеличить или уменьшить демпфирование в зависимости от формы резонатора .

В зависимости от размеров шероховатости поверхностей по сравнению с длиной волны на высоких частотах ослабление становится независимым от частоты , Это несущественно для плоских резонаторов .

Результаты лабораторных измерений являются надежными при условии , если можно реально учесть влияние потока на настройку , демпфирование ( увеличение или уменьшение ) и регенерирование звука . Влияние температуры на поглощение обычно нельзя измерить .

Вычисления часто ограничены областью частот в непосредственной близости к собственной частоте . Учет влияния потока и шероховатости поверхности также вызывает трудности при вычислениях .

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

Отражательные глушители , такие как пластинчатые / пленочные и резонаторы Гельмгольца или их сочетания , в которых поглощение звука происходит исключительно вследствие эффектов в граничном слое ( условия вязкости и нагревания ) или распространяющейся по конструкции вибрации , представляет особый интерес из - за их способности противостоять загрязнениям даже в случае разрушения глушителя . Этот тип глушителей из - за замкнутости их поверхности особенно пригоден для площадей с повышенными гигиеническими требованиями .

6.3 Глушители сброса

Всегда следует убедиться в том , что присоединенный к машине глушитель не снижает ее безопасность .

Глушители сброса , присоединяемые к выходным отверстиям выпускных клапанов , имеют малые размеры. Они состоят из цилиндрического элемента с поверхностью , площадь которой велика по сравнению с поперечным сечением канала ( трубы ) и проницаема для потока ( см . рисунок 20). Подходящее сопротивление продуванию оболочки , состоящей из пористого материала или спеченного металла , обеспечивает почти равномерное распределение потока по всей площади оболочки .

1 - воздухонипроницаемый материал (например, из металлокерамики или спеченного гранулированного металла ); 2 - газовая среда под высоким давлением

Рисунок 20 - Дросселирующий глушитель для пневматических систем

Такие дросселирующие глушители имеют резьбовое окончание для присоединения к трубе . В случае загрязнения их заменяют без очистки паром , моющими средствами или отжигом .

Глушители для линий выпускных клапанов повышенной безопасности проектируют как многокаскадную систему сброса давления . Это достигается применением перфорированных металлических листов , которые гарантируют допустимое возрастание давления . Конструкция должна обладать повышенной механической прочностью , так чтобы в момент сброса давления не произошло смятия или разрушения . Следует предотвращать замерзание конденсированной жидкости в глушителе . Для удовлетворения жестких требований к снижению уровня шума перфорированные пластины часто объединяют с диссипативными глушителями .

7 Методы измерений

7.1 Лабораторные методы измерений

7.1.1 Обзор

Применяют следующие методы измерений ;

- лабораторные измерения для канальных глушителей в соответствии с [1];

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

- дополнительные лабораторные измерения для совершенствования и детального анализа канальных глушителей ;

- определение вносимых потерь для глушителя машины путем измерения уровня звуковой мощности машины с глушителем и без него в соответствии с ГОСТ 31274- 2004 и ГОСТ 31275-2002.

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

7.1.2 Методы измерения в соответствии с [1]

Методы требуют больших затрат , особенно при определении вносимых потерь в присутствии потока . Поэтому для скоростей потока в воздуховодах между звукопоглощающими пластинами менее 20 м / с обычно пренебрегают эффектами , связанными с потоком .

Испытания , проводимые в различных реверберационных камерах на различных испытательных установках , будут показывать малые стандартные отклонения воспроизводимости вносимых потерь до тех пор , пока звуковое поле в глушителе будет образовано плоскими волнами . Однако трудно ( вследствие разных причин ) избежать возбуждения мод высших порядков вблизи частоты их возникновения и на более высоких частотах . Это может вызывать большие отклонения воспроизводимости измерений .

Лабораторные измерения обычно не позволяют экстраполировать характеристики глушителя для больших значений температур , давлений и скоростей потока .

7.1.3 Методы измерения в соответствии с [6].

Лабораторные измерения вносимых потерь без потока в малых глушителях для систем кондицио­нирования и вентиляции и аналогичных областей применения могут быть выполнены в соответствии с [6]. Малое стандартное отклонение воспроизводимости для измерений в различных лабораториях обеспечивают выбором размеров источника звука и испытательных каналов перед глушителем и позади него , а также размеров замещающей трубы .

7.1.4 Дополнительные измерения для канальных глушителей

Глушители с прямыми каналами или воздуховодами для газового потока могут быть детально обследованы путем перемещения микрофона вдоль канала . Этот метод позволяет установить распределение звукового давления , аналогичного показанному на рисунке 5, в частотных полосах .

Если модели глушителей построены с соблюдением подобия геометрических пропорций , принципа действия глушителей и свойств материалов ( см . 6.1,1), то лабораторные измерения позволяют прогнозировать эффективность глушителей в реальных условиях . Такой метод используют для больших глушителей сложной формы , работающих в особых условиях .

7.1.5 Методы измерений для глушителей шума малых машин

Для того чтобы определить вносимые потери глушителей для малых машин , при лабораторных измерениях используют как метод свободного поля ( метод измерительной поверхности по ГОСТ 31275-2002), так и метод реверберационной камеры в соответствии с ГОСТ 31274- 2004 в зависимости от значимости и разделимости шума других машин . Метод выбирают в соответствии с требуемой точностью . Следует определить , когда нужно проводить измерения с глушителем и без него или замещать глушитель толстостенной трубой с входным и выходным поперечными сечениями , подобными сечениям глушителя .

7.2 Методы измерений на месте установки

Измерения на месте установки глушителя отличаются от лабораторных измерений следующим :

- метод измерения должен быть приспособлен для измерений на месте ;

- детальные условия измерений , например число и положения точек измерений , не могут быть определены независимо от реальных условий на месте ;

- преобразования измеряемых величин , таких как уровни звукового давления , в величины , характеризующие глушитель , например вносимые потери , могут быть выполнены не на основе результатов лабораторных испытаний , а только исключительно путем измерений на месте установки ;

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

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

Эти различия допускаются ГОСТ 31324-2006 . Заинтересованные стороны должны до начала измерений выбрать подходящий метод измерений , основываясь на некотором предварительном перечне условий , и достигнуть соглашения относительно практических значений поправок измеряемых величин . Потоковый шум рассматривают как неотъемлемое свойство глушителя , присущее ему в особых условиях применения и в этом смысле являющееся частью его характеристики ослабления . Измерения параметров потока полезны , главным образом , для выявления неоднородности распределения потока , которое может вызывать ненадлежащую работу глушителя .

Измерения по ГОСТ 31324-2006 на месте установки могут быть выполнены с помощью перемещающегося или расположенного в фиксированных точках микрофона вдоль свободного канала или воздуховода . Это помогает выявить побочные пути распространения звука .

7.3 Методы измерения на транспортных средствах

Не существует специальных стандартов , устанавливающих требования к испытаниям глушителей на движущихся транспортных средствах .

8 Информация о глушителях

8.1 Информация, предоставляемая пользователем (потребителем)

Для определения требований , предъявляемых к глушителю , пользователь / покупатель должен , по возможности , предоставить поставщику / производителю , как минимум , следующую информацию :

a) тип машины или установки ( информация относительно репрезентативных режимов работы ), н апример :

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

- для летательных аппаратов : мощность или объем потока и разность давлений , скорость двигателя , принцип действия , число управляющих и вращающихся лопастей на один оборот , число оборотов , форма и тип лопастей , размеры входного и выходного поперечных сечений ;

b) перемещаемая среда :

- наименование ,

- массовый или объемный расход ,

- температура , давление , влажность , газовая постоянная или плотность ,

- тип и количественные параметры загрязнений ,

- материалы , допустимые к использованию для изготовления глушителя ;

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

d )требуемое ослабление в виде :

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

- вносимые потери в 1/3- октавныхили октавных полосах частот от 50 Гц до 10 кГц , или

- вносимая разность уровней звукового давления для заданной контрольной 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 , продолжительности простоя из - за операций обслуживания ,

- дополнительной специальной информации ( при необходимости ).

8.2 Информация, предоставляемая производителем

Для определения эксплуатационных характеристик глушителя поставщик / производитель должен , по возможности , предоставить потребителю , как минимум , следующую информацию :

a) гарантируемое ослабление звука при заданных условиях работы в 1/3- октавных или октавных полосах частот , задаваемое в форме :

- вносимых потерь или

- потерь при прохождении вместе с корректирующими величинами в соответствии с ГОСТ 31324-2006 и заданными точками измерений , или

- вносимой разности уровней звукового давления для заданной точки наблюдения ;

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

c ) геометрию глушителя ( чертеж );

d ) используемые материалы , в частности информацию , пригодную для оценки совместимости с требованиями чистоты помещений и потенциальной опасности для здоровья путем сравнения с нормами или рекомендуемыми величинами ;

e ) массу , требования к условиям монтажа , проверке и обслуживанию ;

f ) дополнительную специальную информацию ( при необходимости ).

Приложение А
(рекомендуемое)
Применения

А.1 Оборудование для вентиляции и кондиционирования воздуха

А .1.1 Общие положения

Технологии тепловентиляции и кондиционирования воздуха ( ТВКВ ) - одна из основных областей применения глушителей . Главной задачей здесь является обеспечение в помещении заданного низкого уровня шума вентилятора и потокового шума , порождаемого воздухораспределительной арматурой . Следует обращать внимание на утечки воздуха . Кроме того , так называемые перекрестные глушители используют для обеспечения соответствия звукоизоляции смежных помещений установленным требованиям ( см . А .1.4). Если к системам ТВКВ предъявляют особо жесткие требования по акустическим характеристикам , то в дополнение к диссипативным глушителям могут быть применены резонаторные глушители . Как с акустической , так и с экономической точки зрения удобно размещать резонаторный глушитель вблизи вентилятора ( первичный глушитель ) и диссипативный глушитель на выходе системы вентиляции ( вторичный глушитель ).

А .1.2 Предупреждение возникновения потокового шума

Поскольку звуковая мощность широкополосного шума потока пропорциональна шестой степени его скорости [ см . формулу (13) ], для предупреждения возникновения потокового шума необходимо обеспечить малую максимальную скорость потока в поперечном сечении канала на всем его протяжении . Размещаемые в каналах элементы вызывают периодические вихревые движения , генерирующие чистые тоны . Это явление предотвращают примене­нием специальных форм и ориентацией элементов относительно направления потока . Применяют специальные направляющие стабилизаторы на шумопоглощающих пластинах и в местах поворота канала для уменьшения потерь давления , вызываемых дополнительным потоковым шумом , кроме случаев , когда эти элементы сами явля­ются звукопоглощающими конструкциями .

А .1.3 Эластичные трубчатые глушители

Соединение двух произвольных труб может быть выполнено с помощью радиально жестких , но аксиально эластичных трубчатых сегментов . Стенки сегментов обеспечивают высокие потери при прохождении , если они имеют правильное круглое поперечное сечение и не деформированы при установке или не повреждены при изгибании . Внутреннее покрытие сегментов обеспечивает эффективность глушителя , главным образом на высоких частотах .

А .1.4 Взаимное ( перекрестное ) ослабление

В технологии ТВКВ взаимное влияние - это передача звука из одного помещения в другое через вентиляционный канал , открытый с обоих концов . Если имеются требования относительно звукоизоляции воздушного шума между двумя помещениями , передача звука таким побочным путем должна быть устранена размещением перекрестных глушителей в канале между двумя помещениями . На рисунках А .1 и А .2 приведен пример , схематично показывающий перекрестный глушитель и его эффективность . Перекрестное ( взаимное ) ослабление является результатом совместного действия потерь при прохождении системы каналов , вносимых потерь глушителя и отражения от концов

.

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

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

1 - с глушителем; 2 – без глушителя

Рисунок А .2 - Зависимость потерь при прохождении D_ts от частоты f для перекрестного глушителя ( гибкий трубчатый глушитель длиной 500 мм , толщина звукопоглощающего покрытия 25 мм ) с дисковым клапаном номинальной ширины 150 мм

Примечание - Измерения были проведены с наполовину открытым дисковым клапаном .

А .1.5 Вентиляция производственных помещений

Для защиты прилегающих территорий от шума производственные помещения и открытые установки с венти­ляционными выходами на фасаде должны быть снабжены фасадными глушителями . Если по экономическим соображениям применяют естественную вентиляцию , то выпускные отверстия должны иметь большую площадь и должны быть снабжены диссипативными глушителями . Для умеренных требований к шуму достаточно применить ослабляющие шум жалюзи ( рисунок А . 3 ). Если требования более высокие , следует устанавливать приспособле­ния , защищающие от непогоды , поскольку звук может генерироваться при определенных погодных условиях ( ветер и дождь)

1 – жалюзи типа А; 2 – жалюзи типа В

Рисунок А .3 - Зависимость потерь при прохождении D_ts от частоты f для жалюзи двух типов

А.2 Промышленные предприятия

А .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 воздуходувных устройствах ;

- в конвейерных линиях мельничного и другого перерабатывающего оборудования ;

- на стороне всасывания и выпуска топок печей и газовых турбин ;

- пневматических конвейерах и подъемных установках ;

- позади управляющих клапанов в трубопроводах ;

- для предохранительных клапанов ;

- вентиляционных системах кожухов и кабин .

А .2.2 Вентиляторы

Вентиляторы считают наиболее распространенными промышленными источниками шума . В зависимости от требований к снижению шума глушители могут быть установлены как на всасывающей , так и на нагнетающей стороне . Характерной особенностью большинства воздуходувных устройств является максимальное излучение в низкочастотной области . Кроме широкополосного шума , звуковое излучение содержит большое число тональных составляющих .

Частотная характеристика ослабления и потери давления должны быть согласованы с характеристиками воздуходувного устройства . При одновременном действии широкополосного шума и тональных составляющих рекомендуется объединять широкополосные диссипативные глушители с настраиваемыми резонаторными и реактивными глушителями . При необходимости ослабить низкочастотный шум для размещения глушителя требуется значительное пространство , поскольку низкочастотное ослабление проводят с помощью толстых облицовок . Тональные составляющие можно ослабить с помощью резонаторных глушителей , требующих небольшого места .

При определении режима работы вентилятора принимают во внимание потери давления . При значительных потерях давления требуется большая мощность вентилятора , при вращении которого наблюдается повышенное звуковое излучение и ожидаются повышенные эксплуатационные затраты .

Если глушитель установлен непосредственно перед вентилятором или сразу за ним , необходимо учитывать структурный шум , возбуждаемый вентилятором в корпусе глушителя . Сильный структурный шум в корпусе глушителя может вызывать излучение звука в канал . При этом характеристики глушителя ограничены побочной передачей звука ( см . 5.3). Рекомендуется помещать эластичное соединение в стенку канала перед глушителем . Если глушитель устанавливают на одном каркасе с вентилятором , то при необходимости корпус глушителя снабжают дополнительными эластичными креплениями . Для удовлетворения норм шума требуются резиновые элементы в корпусе глушителя , чтобы избежать передачи побочного структурного шума , ухудшающего характеристики глушителя .

А .2.3 Шахтные вентиляторы

Шахтную вентиляцию строят , главным образом , на базе больших наземных аксиальных вентиляторов , способных перемещать большие объемы воздуха . Пластинчатые глушители устанавливают в вертикальных и горизонтальных диффузорах . Они подвергаются коррозийному и абразивному износу и должны обладать высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам . Пластины , состоящие из четвертьволновых резонаторов или резонаторов Гельмгольца , изготовляют с использованием элементов из нержавеющей стали и бетона .

При выборе конструкции необходимо учитывать направленность звукового излучения . Как правило , при большом сечении выходного отверстия направленность излучения определяется дифракцией звука на выходном отверстии . Пример показан на рисунке А .4.

а - вид сверху ; b - вид сбоку ; 1 - 8 - направления расположения точек измерений в горизонтальной плоскости ; 9 - направление изменения угла   в вертикальной плоскости

Рисунок А .4 - Зависимость индекса направленности DI от частоты f излучения звука выходного диффузора для различных значений угла   в вертикальной плоскости

Примечание - Кривые построены по результатам измерений , полученным на высоте от 20 до 25 м над землей , значения были усреднены по восьми горизонтальным направлениям , диаметр диффузора 9 м , средняя скорость потока 4 м / с , средняя скорость ветра не более 3 м / с .

А .2.4 Дымососы

В дополнение к естественной ( конвективной ) тяге в энергетических установках применяют вентиляторы для удаления дымовых газов через дымовые трубы , расположенные за фильтрующими элементами . Несмотря на фильтрацию , дымовой газ несет золу и другие продукты сгорания , приводящие к снижению эффективности погло­щающих элементов вследствие образования пылевых налетов на их поверхности . Поэтому в глушителях используют резонаторные элементы , как описано в 6.2.2.1. При рабочих температурах от 100 °С до 200 °С учитывают воздействие температуры по формулам (18) и (20).

А .2.5 Охлаждающие башни ( градирни )

В градирнях с жидким охладителем глушители подвергаются воздействию коррозии вследствие высокой влажности . Капли охлаждающей воды вызывают шум с максимальным излучением в диапазоне 1 - 2 кГц . Для градирен с естественной вентиляцией этот шум является преобладающим . В охлаждающих башнях с принудительной тягой присутствует также низкочастотное излучение от вентиляторов .

В общем случае для снижения шума звукопоглощающие пластины глушителей изготовляют из водоотталкивающих ( гидрофобных ) пористых поглотителей . Необходимо применять обязательное акустически прозрачное защитное покрытие . Для предотвращения коррозии каркас и покрытие пластин изготовляют из нержавеющей стали , алюминия и пластмассовых материалов .

В градирнях с естественной вытяжкой потери давления в глушителях не превышают 10 Па , тогда как в башнях с принудительной 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 являются диссипативными . Они могут иметь большие размеры , как , например , глушители для всасывающих систем стационарных газовых турбин , вырабатывающих электроэнергию . Турбокомпрессоры генерируют тоны , частоты которых заданы произведением числа лопаток турбины и ее частоты вращения . При выборе пластинчатых глушителей следует убедиться , что длина волны тонов лопаточных частот меньше удвоенной ширины воздуховода . Глушители для турбокомпрессоров должны обладать повышенной механической прочностью из - за возникающей вибрации от жидкости и структурного шума . Входные глушители должны быть особенно прочными и не иметь свободно перемещающихся элементов , способных повредить компрессор .

Поршневые компрессоры генерируют пульсирующий поток , вызывающий шум и вибрацию . Применяют заполненные камеры и / или демпфированные четвертьволновые резонаторы . Заполненные камеры представляют собой расширительную полость объемом , желательно в 12 раз превышающим рабочий объем цилиндра . Либо все резонаторы настраивают на одну частоту , либо группу резонаторов настраивают на различающиеся частоты с целью раздвинуть частотный диапазон ослабления . Глушители часто проектируют как баллоны высокого давления ( адсорбер ). Применяют различные конструкции в форме насадок Вентури из одной или нескольких перфорированных пластин , устанавливаемых в поперечном сечении канала . При проектировании также следует учитывать силовые воздействия на стороне всасывания . При наличии переносимых аэрозолей и пыли важно исключить возможность образования пылевых отложений на 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 чего необходима вентиляция . Вентиляционные системы снабжают глушителями для обеспечения акустической эффективности кожуха . Их эффективность должна быть на уровне требуемой звукоизоляции кожуха . Аналогичные устройства применяют для обеспечения персонала кабин свежим воздухом и для вентиляции машинных отделений .

А .2.8 Пневматический привод

Обычно глушители применяют при выпуске воздуха из пневматического инструмента и клапанов . Они должны иметь малые размеры и не должны сильно влиять на работоспособность оборудования даже при замаслива­нии или загрязнении другим образом . Существует большое число доступных по цене устройств , удовлетворяющих этим требованиям .

А .2.9 Предохранительные клапаны

Требования к глушителям сброса , применяемым для предохранительных клапанов , обычно определяют с учетом объемного расхода среды , больших потерь давления и частой перемены давления во время перезапуска . Предъявляют специальные требования для обеспечения надежной работы после длительного простоя . Важно , чтобы элементы глушителя ( такие как прессованный звукопоглощающий материал ) не забивались льдом . При выборе глушителя сброса следует учитывать значительные силовые воздействия , возможные при его работе ( см . также 6.3).

А .2.10 Печи ( топки )

Для уменьшения шума горения и шума , производимого вытяжными вентиляторами , глушители устанавливают в выпускных каналах печей . Предъявляют специальные требования к глушителям , поскольку печи обычно работают при высокой температуре и часто дымовой газ переносит химически агрессивную пыль . Глушители используют также на установках очистки от серы ( десульфурирования ) и удаления азота ( денитрования ).

Важно провести тщательный выбор формы и материалов для предотвращения ухудшения характеристик глушителя из - за пылевых отложений . В этой сфере применения предпочтительными являются резонаторные глушители . Необходимо принимать во внимание наличие химически агрессивных жидкостей при запуске и останове печи .

А .2.11 Испытательное оборудование для газовых турбин и двигателей

В выпускном потоке газовых турбин глушители часто подвергаются воздействию повышенных температур , высоких скоростей и отложений . Такие условия работы требуют тщательного подбора материалов . Волокнистые поглотители должны быть термостойкими . Их волокна должны быть достаточно длинными , чтобы противостоять выдуванию пульсациями потока . Камеры , содержащие звукопоглощающий материал , должны быть не слишком велики и плотно заполнены без образования пустот . Покрытия ( обычно многослойные ) следует обеспечивать перфорированными пластинами , сеткой и / или тканью . Обычно в таких глушителях допускаются лишь небольшие потери давления .

А .2.12 Пневматические конвейеры

К производственной безопасности глушителей , используемых в системах вентиляции пневматических конвейеров силосных башен , дробильных установок и других производственных линий , предъявляют высокие требования из - за опасности пылевых отложений . Поэтому , как правило , применяют резонаторные глушители . Следует учитывать химические свойства транспортируемых материалов и требования взрывобезопасности ( см . также 5.6).

А.3 Двигатели внутреннего сгорания

А .3.1 Транспортные средства

При работе двигателя внутреннего сгорания возникают шумы всасывания и выпуска , которые ослабляются глушителями в целях соответствия нормам как внешнего шума , так и шума внутри салона и обеспечения комфорта пассажиров .

Ослабления шума всасывания обычно достигают применением реактивных глушителей , объединяемых с воздушными фильтрами и в целом называемых ослабляющими фильтрами . Дальнейшее ослабление может быть достигнуто посредством дополнительных четвертьволновых резонаторов в поперечном сечении и звукопоглощающих облицовок камеры глушителя .

Спектр выпускного шума определяется пульсирующим объемным расходом газа из цилиндров . Для ослабления шума преимущественно используют реактивные глушители . Для двигателей малой и средней мощности допускаются несколько большие потери давления по сравнению с диссипативными глушителями . Диссипативные глушители устанавливают только для выпускных систем двигателей с высокими техническими характеристиками , например с турбонаддувом и подобных им . Важно , чтобы поглотитель ( предпочтительно базальтовая вата , иногда вместе с волокнами из нержавеющей стали ) выдерживал нагрузки , вызванные пульсациями газа , вибрацией , высокими температурами и химическим воздействием . Поглотитель не должен отвердевать или забиваться отложения­ми из выпускного газа . Полые расширительные камеры без поглотителя следует проектировать так , чтобы позволять сконденсированной жидкости вытекать вместе с потоком газа . Реактивные и диссипативные глушители также применяют совместно .

В низкочастотной области ослабление определяется размерами и положением дефлекторов глушителя в выпускной магистрали . Насадки Вентури также используют для низкочастотного поглощения . В средне - и высокочастотной области эффективны боковые ответвления , перфорированные патрубки , экраны и изгибы ( повороты , углы ). Следует избегать глубоких минимумов в частотной характеристике ослабления воздушного шума и звукового излучения от корпуса . В автомобильных глушителях указанные требования трудно выполнимы из - за изменения рабочих температур , зависящих от нагрузки двигателя , числа оборотов и условий охлаждения вдоль выпускной магистрали .

А . 3 .2 Стационарные двигатели

С точки зрения выбора системы глушителя стационарные двигатели внутреннего сгорания отличаются от автомобильных двигателей в нескольких аспектах , в частности имеются фиксированные режимы работы , диапазон изменения скорости в которых для каждого двигателя значительно сужен . В противоположность автомобильным двигателям диапазоны выходных мощностей для различных установок могут значительно различаться ( до нескольких мегаватт ). Вследствие этого применяют глушители различных типов . Часто акустические требования являются повышенными , например для установок в госпиталях . Кроме того , иногда недопустимы большие потери давления . В данном случае определенные типы автомобильных глушителей не могут быть использованы . В стационарных установках большой выходной мощности частота системы зажигания , как правило , является низкой . Это требует тщательного выбора места размещения глушителя для низких частот ( ниже 100 Гц ).

Приложение В
(рекомендуемое)
Влияние спектрального распределения звука на заявленное значение ослабления в 1/3-октавных или октавных полосах частот

В соответствии с [1] значения ослабления глушителя D _{1/3, k} определяют для 1/3- октавных частотных полос . Их преобразование в значения D _1/1 для октавных полос может быть выполнено с помощью равенства (1). Однако результаты преобразования являются точными только для розового шума . Если источник излучает шум , в спектре которого значения уровней звуковой мощности для 1/3- октавных полос внутри одной октавной полосы значительно различаются , реальное ослабление для этой октавной полосы может существенно отличаться от вычисленного .

Отличия для октавной полосы 63 Гц являются наиболее важными на практике . В таблице В .1 приведен пример преобразования 1/3- октавныхзначенийослаблениявоктавные . 1/3- октавныезначения (50,63,80 Гц ) получены на основе результатов измерений при лабораторных испытаниях искусственного источника розового шума и двух типов вентиляторов . Указанные октавные значения - реально измеренные .

Как видно из таблицы В .1 и рисунка В .1, реальные значения ослабления в 1/3- октавных полосах частот совпадают с заявленными , однако заявленное производителем октавное значение ослабления 7 дБ существенно превышено для осевого вентилятора . Эффективность глушителя в данном случае значительно лучше , чем требу­ется . Напротив , соотношение между 1/3- октавными составляющими спектра шума радиального вентилятора с наклонными лопатками таково , что в октавной полосе достигается ослабление лишь 5 дБ . Заявленное значение 7 дБ в данном случае не было подтверждено при лабораторных испытаниях , выполненных в соответствии с [1].

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

Ослабление , дБ	Среднегеометрическая частота , Гц
	1/3- октавные полосы частот			Октавная полоса частот
	50	63	80	63
Заявленное ослабление	3	12	21	7
Искусственный источник розового шума :
Уровень звуковой мощности источника	90	90	90	95
Уровень звуковой мощности после ослабления шума глушителем	87	78	69	88
Реальное ослабление	3	12	21	7
Осевой вентилятор :
Уровень звуковой мощности источника	84	88	93	95
Уровень звуковой мощности после ослабления шума глушителем	81	76	72	83
Реальное ослабление	3	12	21	12
Радиальный вентилятор :
Уровень звуковой мощности источника	93	88	84	95
Уровень звуковой мощности после ослабления шума глушителем	90	76	63	90
Реальное ослабление	3	12	21	5

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

Рисунок В . 1 - Графическая иллюстрация примера на основе данных таблицы В .1:

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

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

Таблица С .1 - Возможные температуры для различных источников звука

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 различных звукопоглощающих материалов

Материал	Ориентировочная предельная температура , °С
Шерсть ( войлок )	50
Полимерная пена ( пенопласт )	От 150 до 200
Стекловолоконная ткань	300
Минеральная вата :
- со связующим	220
- без связующего	500
Специальное базальтовое волокно	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), Report UBA-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 an exhaust steck of a papermill, J. Noise Control Eng.,33, 1989,57 - 60

[5] M. Abom_: Derivation of four-pole parameters including higher order mode effects for expansion chamber mufflers with extended inlet and outlet, J. Sound Vib., 137,1990,403 - 418

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

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