消声弯头

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简介

弯头消声器，由于把消声和拐弯结合在一起既可消除来自风机的噪声，又可使管道拐弯转向，体积较小，频率特性以低频为主，因此和其他管式消声器结合使用时，不仅效果很好，而且灵活方便，节省空间，具有很大的优越性。

消声弯头是内衬吸声材料的弯头，对声波有显著衰减作用。声衰减由三部分组成：近轴向波在弯头壁的吸收和反射，以及近轴向波的能量在拐弯时转变为斜向波的能量而被吸声材料有效吸收。在矩形截面管中插入一直角消声弯头，而在弯头两侧各加铺吸声衬垫，长度为2至4lz（lz是管截面的特征宽度），则高频的插入损失比同样长度的衬垫直管的插入损失要高10dB。所谓高频，即高于管道截至频率的频率。消声弯头在低频的作用，与同样长度的衬垫直管差不多，没有附加的插入损失。

原理

当声波传播到弯头管道里面时，部分可被反射，其余部分即传播到拐角周围，以非平面波的形式继续传播。当声波的频率高于管道的截止频率时，非平面波中的一些能沿着管道传播。在这种情况下，通过弯头透射的声音将被加快吸收，而声能的急剧衰减区域出现在弯头的后面部分，这是因为衬在弯头背面的吸声材料吸收非平面波比吸收平面波更加有效。换言之，四周装有吸声材料的弯头管道的后面部分比前面部分吸收更多的声能。研究结果显示，当那些频率高于管道截止频率的平面波经过一个有衬弯头时，能将平面波转换成非平面波，排除了声音，然后有效地吸收了声音，将声能转化成热能，从而达到了提高消声效果的目的。

弯头消声器的消声量为

式中β(ao)——与ao有关的消声参数;ao——吸声材料驻波管法吸声系数；b——管道宽度(m)；h——管道高度(m)；l——消声器有效长度(m)。

可见，当吸声材料确定后，消声器的消声量取决于消声器通道周长与面积之比乘以有效长度。^[1]

声学特性研究

为了研究消声弯头的声学特性，对四种不同吸声处理的单个消声弯头和不同间距的两个连续弯头，分别在不同风速下及以白噪声为声源时，测量了声衰减量和插入损失，并对实验结果进行了分析研究。^[2]

从四种不同吸声处理的单个弯头的消声量看出：风机噪声通过弯头其衰减量是不低的，气流的阻力损失也比较小，如果以一个尺寸相等的消声器，要达到像弯头那样的衰减特别在低频就困难多了。
不同吸声处理对弯头消声的影响。吸声材料布置的位置以及构造都直接与消声特性有关。试验结果表明在弯头前后两端都加衬吸声材料，这对加大弯头的衰减是很有效的。在弯头前后设置了吸声材料，探索不同吸声构造对声衰减的影响。从实验结果可以看出，静态时各种吸声处理的弯头低频衰减量相差不大；中频、高频相差15-16分贝。在动态情况下，未经处理的光弯头不仅在中频，高频比其它经吸声处理的弯头的衰减低很多，低频部分也低3-7分贝。
风速对弯头衰减的影响。当气流进入空调系统，如果想得到良好的声衰减特性，就必须注意各个管道部件由于气流通过而引起的噪声，这种噪声一般稼之为气流噪声，这种气流噪声是由予空气压力场引起较大的压力波动产生的，它随着气流的速度增加而增加。从实验结果可以看出，由于风速的增加，弯头的声衰减量在低频中频部分有所降低，高频变化不明显。同时还可以看出，同样棉布饰面的弯头，装有导风叶片或没有装导风叶片受风速影响是不相同的，前者受风速的影响较少。以500赫为例，无导风叶片弯头其变化约12分贝，而有导风叶片弯头约为3—4分贝。这些都说明合理的组织气流，防止或减少各种配件因气流通过而引起的再生噪声，对提高弯头声衰减量是很重要额。
连续弯头的使用问题。几个弯头连续使用时，其声衰减量并不等于各个弯头声衰减量的代数和。本次试验中，当两个弯头之间距离为4530 mm、5350 mm时，均大于2 L值(L=2000 mm)，两个连续弯头白噪声的衰减量仅大于1个弯头的3-5db(低频部分)，只有在500赫以上才逐渐接近两个独立弯头衰减之积；风速提高之后，再个连续弯头的衰减比单个弯头增加不多，仅高频相当于单个弯头衰减的1.5倍。因此，使用连续弯头的时候尽可能如长弯头之间的距离．对提高连续弯头衰减量是有利的。