Акустические принципы снижения шума глушителями

Принцип снижения шума	Тип глушителя	Схема	Обозначения на схеме	Характерный спектр эффективности
Отражение звука	Реактивный		1 – расширительная камера (фильтр); 2 – звукопоглощающий материал (ЗПМ); 3 – отверстия в трубе; 4 – пластина ЗПМ
Поглощение звука	Абсорбцион-ный
Поглощение и отражение звука	Комбиниро-ванный

Окончание табл. 1.1

Принцип снижения шума	Тип глушителя	Схема	Обозначения на схеме	Характерный спектр эффективности
Интерферен-ция звука	Активный		5 – канал; 6 – микрофон; 7 – система преобразования звука; 8 – динамик
Отражение звука на резонансных частотах	Реактивный-резонансный		9 – воздуховод; 10 – резонатор; 11 – горло резонатора

 

Основой реактивного глушителя является расширительная камера. Принцип работы – отражение звука в местах расширения и сужения воздуховода при изменении импедансов в этих сечениях. Камера работает как акустический фильтр, снижая звук на определенных частотах. Реактивный глушитель в зависимости от длины и частоты имеет широкие полосы заглушения и узкие полосы полного прохождения звука. Реактивные глушители наиболее эффективны на низких частотах.

В абсорбционных глушителях снижение шума достигается путем перехода звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем элементе глушителя. Глушители эффективны в средне- и высокочастотном диапазонах. С увеличением толщины звукопоглощающего материала (ЗПМ) эффективность глушителей смещается по частотной шкале влево. Эффективность глушителя максимальна на частотах, где коэффициент звукопоглощения ЗПМ близок к единице.

Активные глушители работают на принципе интерференции: при наложении в противофазе двух звуковых волн с одинаковыми амплитудами в трубопроводе наблюдается снижение тонального звука на низких частотах.

По назначению и в зависимости от скорости потока воздуха или газовой струи в глушителе, а также температуры проходящих через глушитель газов, глушители можно подразделить на несколько принципиально отличных классов.

Глушители воздуховодов устанавливают, например, в системах вентиляции, они предназначены для работы с небольшими потоками воздуха (до 10…15 м/с), имеющими температуры, равные температурам окружающей среды, и представляют собой достаточно простые устройства, работающие на принципе поглощения звука проходящего по воздуховоду. Тип глушителей – абсорбционные. Эффективны в средне- и высокочастотном диапазонах.

Глушители сжатого воздуха устанавливают на различных пневмосистемах, например, пневмоинструменте. Струя воздуха имеет высокие скорости до 50…100 м/с, но небольшие температуры. Снижение шума достигается уменьшением скорости выбрасываемой струи воздуха, путем как расширения, так и обеспечения трения в пористых или волокнистых стенках глушителей. Такие глушители по принципу действия можно назвать фрикционными. Они эффективны в высокочастотном диапазоне.

Глушители шума выпуска (реактивные) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) устанавливают на пути движения горячего газового потока с температурами 400…600 ^оС и скоростью 50…80 м/с. Вместе с потоком движется звук высоких уровней, возникающий в цилиндрах при сгорании топлива. Глушители как снижают звук, образующийся в камерах сгорания ДВС, так и влияют на параметры струи газов, изменяя ее давление, скорость и температуру. Эти глушители представляют собой набор камер со сложной организацией движения газового потока. Спектр эффективности - от низких до высоких частот.

Механические глушители совершают работу и тем самым снижают энергию струи газов, но они также представляют собой расширительную камеру, где реализуется принцип реактивного глушителя.

Температурные глушители снижают температуру струи и уменьшают излучаемую ею звуковую мощность.

В абсорбционных глушителях шума всасывание струи воздуха имеет небольшую скорость (10…15 м/с), а температура воздуха равна температуре окружающей среды, т.е. сравнительно невысока. Эффект шумоглушения комбинированный.

Глушители шума реактивных струй устанавливают на стендах испытания турбореактивных двигателей (ТРД). Через глушители проходит струя раскаленных газов скоростью до 300 м/с и температурой 1200…1500^оС. Шум такой струи снижается путем погашения её энергии в больших камерах, где также располагаются элементы звукопоглощения. Эти глушители по принципу действия – комбинированные. Основной эффект достигается снижением скорости струи в десятки раз. Эффективность таких глушителей в основном в средне- и высокочастотном диапазонах.