Пластинчатый глушитель шума

Полезная модель относится к области энергетики, металлургии, химической промышленности, и может применяться, например, для снижения шума от газовоздушных трактов энергетических и водогрейных котлов, от вентиляционных установок и др. с каналами прямоугольного сечения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является пластинчатый глушитель шума, описанный в книге (Тупов В.Б. Факторы физического воздействия ТЭС на окружающую среду. М.: Издательство МЭИ, 2012 г., стр. 172, стр. 184, стр. 198, стр. 204, стр. 207), который содержит пластины постоянного сечения, внутри которых находится звукопоглощающий материал, защищенный от выдувания стеклотканью и перфорированным листом, имеющие на торцах цилиндрические обтекатели. Пластины размещены равномерно в канале прямоугольного сечения таким образом, что расстояние между ними составляет А, а расстояние от крайней пластины до стенки канала А/2.
Недостатком данного технического решения является высокое аэродинамическое сопротивление, которое ухудшает условия работы тягодутьевых механизмов и вентиляторов, приводя к перерасходу электроэнергии на собственные нужды и топлива, а также может стать причиной ограничения основных технических характеристик оборудования.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в снижении аэродинамического сопротивления при обеспечении необходимой акустической эффективности.
Технический результат заключается в снижении перерасхода электроэнергии на собственные нужны и топлива, а также снятие ограничений основных технических характеристик оборудования из-за аэродинамического сопротивления глушителя.
Это достигается тем, что известный пластинчатый глушитель шума, выполненный с возможностью установки в канал прямоугольного сечения, и содержащий пластины, выполненные с возможностью установки в коробе канала и расположенные на расстоянии А друг от друга и на расстоянии А/2 от крайней пластины до стенки канала, при этом пластины заполнены звукопоглощающим материалом, обернутым в стеклоткань и закрепленным между перфорированными листами, коэффициент перфорации которых составляет не менее 35%, на торцах пластин установлены входные и выходные обтекатели, причем входные обтекатели выполнены цилиндрическими, пластины выполнены переменного сечения, причем отношение выходной толщины пластины к входной составляет 0,4-0,5, а выходные обтекатели выполнены клиновидной формы с углом в вершине обтекателя α=12-14° и заполнены звукопоглощающим материалом, при этом пластины выпуклые, вогнутые или с равномерным изменением толщины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид пластинчатого глушителя шума, установленного в канале; на фиг. 2 показаны возможные формы пластин - с равномерным изменением толщины, выпуклая и вогнутая; на фиг. 3 приведено сравнение полей скоростей для пластин по прототипу и пластин предлагаемой полезной модели (с равномерным изменением толщины); на фиг. 4 показаны графики сравнения аэродинамического сопротивления пластин по прототипу и пластин предлагаемого глушителя от скорости потока в канале до глушителя.
Пластинчатый глушитель шума, установленный в канал 1 прямоугольного сечения, содержит пластины 2, установленные в каркас (например, из уголков) в коробе канала 1, расположенные вертикально или горизонтально на расстоянии А друг от друга и на расстоянии А/2 от крайней пластины 2 до стенки канала 1. Количество пластин 2 и их длина определены по результатам акустического расчета.
Пластины 2 выполнены переменного сечения и содержат звукопоглощающий материал 3, обернутый в стеклоткань 4 и закрепленный между перфорированными листами 5.
Коэффициент перфорации листов 5 составляет не менее 35%. На торцах пластин 2 установлены входные цилиндрические 6 и выходные клиновидные обтекатели 7. Выходные клиновидные обтекатели 7 заполнены звукопоглощающим материалом 3 и выполнены с углом в вершине обтекателя α=12-14° (показан на фиг. 1). Пластины 2 выполнены с равномерным изменением толщины, выпуклыми или вогнутыми при этом отношение выходной толщины пластины 2 к входной составляет:
Для отдельных технических задач значения γ могут выбираться за пределами указанного диапазона.
Пластины 2 могут быть выполнены выпуклыми. Такая форма обеспечивает наибольшую акустическую эффективность, но при этом обладает и наибольшим аэродинамическим сопротивлением из всех вариантов. Выпуклые пластины рекомендуется применять для тех случаев, когда имеется запас давления (например, вентиляторов и дымососов энергетических котлов) более 5 мм вод.ст. и при этом нужно обеспечить высокую акустическую эффективность (более 15 дБ);
Пластины 2 могут быть выполнены вогнутыми. Такую форму рекомендуется применять в случаях, когда отсутствует или является минимальным запас давления, развиваемого вентилятором или дымососом (менее 4 мм вод.ст.) и при этом нужно обеспечить умеренную акустическую эффективность (5-7 дБ).
Пластины 2 могут быть выполнены с равномерным изменением толщины. Такие пластины обладают средними характеристиками и рекомендуются к применению при наличии запаса давления, развиваемого вентилятором или дымососом 4-5 мм вод.ст. и требуемой акустической эффективности 7-15 дБ.
Профили всех пластин описываются универсальной зависимостью (размеры  и δ подставляются в мм):
где  - длина пластинчатого глушителя, мм;
показатель степени β составляет:
β=0,5 - для вогнутых пластин;
β=1 - для пластин с равномерным изменением толщины;
β=2 - для выпуклых пластин.
Для отдельных технических задач могут выбираться другие значения β.
Пластинчатый глушитель шума работает следующим образом.
При работе устройства среда, которая движется в канале 1 прямоугольного сечения, проходит через предлагаемый глушитель шума в направлении уменьшения толщины пластин 2. Для более плавного входа потока среды в диффузорные каналы, образованные пластинами глушителя, установлены входные цилиндрические обтекатели 6. Между пластинами 2 и выходными клиновидными обтекателями 7 образуется диффузорный канал, в котором происходит плавное снижение скорости потока среды и восстановление статического давления. Результаты моделирования течения показаны на фиг. 3. Видно, что для предлагаемого пластинчатого глушителя течение среды более равномерное с плавным уменьшением скорости в диффузорных каналах между пластинами.
При прохождении потока среды звуковая энергия поглощается звукопоглощающим материалом 3 пластин 2. Звукопоглощающий материал 3 защищается от выдувания стеклотканью 4 и перфорированным металлическим листом 5.
Благодаря тому, что пластины 2 выполнены переменной формы, причем их толщина уменьшается от входа к выходу, снижается аэродинамическое сопротивление предлагаемого глушителя. Это связано с внезапным сужением канала прямоугольного сечения 1 на входе в глушитель и внезапным расширением канала на выходе.
Дополнительное снижение аэродинамического сопротивления предлагаемого глушителя обеспечено клиновидной формой выходных обтекателей. Между клиновидными обтекателями также формируется диффузорный канал, в котором происходит плавное снижение скорости потока.
Наличие звукопоглощающего материала в выходных обтекателях 7 приводит к увеличению акустической эффективности предлагаемого глушителя.
Экспериментально установлено, что для любого из трех вариантов форм пластин аэродинамическое сопротивление предлагаемого глушителя меньше, чем аэродинамическое сопротивление прототипа при одинаковой акустической эффективности. Значения аэродинамического сопротивления глушителей для различных вариантов форм пластин глушителя и скоростей среды в диапазоне 5-20 м/с, которые обычно имеют место в энергетических газовоздухопроводах, приведены в таблице 1.
Использование полезной модели позволяет достичь снижения аэродинамического сопротивления пластинчатого глушителя за счет применения пластин переменного сечения и выходных клиновидных обтекателей, заполненных звукопоглощающим материалом.