Глушение шума

АЛЮПОР™ наравне со спеченными материалами отлично подходит для глушения шума выхлопа. Более того глушители из пористого алюминия прекрасно работают в условиях криогенных температур сохраняя при этом свои прочностные свойства.
Выхлопы могут возникать в различных технологических процессах пневматического, компрессорного оборудования; на химических производствах и т.д. С целью защиты окружающей среды и сотрудников производства от пагубного воздействия шума технологические линии, предусматривающие выхлоп, оснащаются глушителями.

На данный момент компания имеет ряд линеек серийно производимых глушителей. С техническими характеристиками производимых глушителей можно ознакомиться здесь.

Преимущества

• повышенная прочность и долговечность относительно глушителей из спеченных порошков
• стойкость к циклическим и вибрационным нагрузкам
• стойкость к загрязнителям - продолжительное время не теряет пропускной способности при наличии пыли в воздухе
• высокая грязеемкость за счет уникальной структуры
• полностью контролируемые и стабильные параметры структуры
• прочность: максимальный перепад давления до 50 атм (при обычных условиях)
• любые размеры и конфигурация
• детали с сочетанием цельной и пористой части в одном изделии
• нарезка резьбы как на цельнометаллическую, так и на пористую часть
• низкий вес изделий - сравним только с пластиком
• срок службы более 5 лет
• экология - материал утилизируется как алюминиевый лом

Ограничения

• обморожение: (касается любого пористого глушителя): проектируя глушители следует учитывать, что сбрасываемая среда дросселируется через пористую структуру и ее температура может упасть ниже точки кристаллизации жидкой фазы. Наледь на глушителе может снизить или полностью блокировать поток. В таких условиях необходим подогрев.
• на больших глушителях шум может генерироваться в полости самого глушителя: необходимо предусматривать дополнительные распределительные элементы из крупнопористого материала на выходе из патрубка для предварительного разбиения струи

Технические характеристики

Параметры расхода

Свойства структуры

Примечания
Подробнее о структуре АЛЮПОР™ см. раздел "Структура".

Механические свойства

Примечания
Подробнее о механических свойствах АЛЮПОР™, в том числе учет влияния температуры эксплуатации см. раздел "Механические свойства".

Теоретическая справка

Основополагающим документом, устанавливающим допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин, механизмов и к защите от шума, является ГОСТ 12.1.003-83. Нормируемым параметром непостоянного шума в таком случае является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБ или уровень звукового давления в октавных полосах частот.
Шум возникает при выхлопе сжатого воздуха из пневмоагрегатов вследствие турбулизации потока на границе выхлопная труба – внешняя среда. Вихри турбулизированного сжатого воздуха возбуждают акустические колебания в окружающей воздушной среде.

Глушитель из пористого материала АЛЮПОР™ распределяет турбулентный поток из патрубка по площади фильтрации глушителя и разделяет его на множество маленьких струек с более благоприятными гидравлическими характеристиками, тем самым снижая уровень звуковой мощности.

Теория аэроакустики довольно сложна. Здесь мы приведем наиболее общие и простейшие формулировки и ссылки для более глубокого ознакомления.

Специфика материала

К каждой поре на поверхности материала подходит 2-4 перешейка (манжеты). Каждую манжету можно рассматривать как отдельное сопло, которое генерирует шум. Общие характеристики шума, издаваемого пневмоглушителем, можно получить зная количество пор / манжет на поверхности путем суммирования. На этом предположении строятся дальнейшие формулы. Подробнее о структуре материала см. здесь...

 

Основные параметры звуковой турбулентной струйки

Число Рейнольдса
Число Рейнольдса для АЛЮПОР™ можно посчитать в двух вариантах:

• По скорости флюида в порах: $$R{e}_p=\frac{{\rho }_f{v}_p{d}_p}{{\mu }_f}$$
• По скорости флюида в перешейках: $$R{e}_n=\frac{{\rho }_f{v}_n{d}_n}{{\mu }_f}$$

Характерная частота колебаний

Турбулентное истечение воздуха дает широкополосный шум с пиком на определенной частоте. Эту характерную частоту можно оценить с помощью числа Струхаля. Это безразмерная частота образования вихрей: $$S{h}_n=\frac{f·d_n}{v_n}$$ Чтобы определить число Sh по скорости среды в перешейке, можно воспользоваться критериальной зависимостью, полученной для обтекания цилиндра (см. график).

Звуковая мощность струи
Применяя некоторые допущения, из уравнения Лайтхилла можно получить соотношения для оценки излучаемой звуковой мощности турбулентной струи: $$P_n=k\frac{{\rho }_c^2{v_n}^6{d_n}^2}{\rho c^3} M<0.5, k\approx {10}^{-5}$$
$$P_n=k\frac{{\rho }_c^2{v_n}^8{d_n}^2}{\rho c^5} 0.5\le M<2, k\approx 3·{10}^{-5}$$ где
k [безразмерная] - эмпирический коэффициент;
ρ_c [кг/м³] - плотность струи на срезе сопла;
ρ [кг/м³] - плотность окружающей газовой среды;
c [м/с] - скорость звука в окружающей среде;
здесь M [безразмерная] - число Маха M=v/c;
Из формулы выше видно, что снизить мощность звука можно уменьшением линейной скорости сброса воздуха, а так же плотности струи, и размера сопла. Длина глушителя должна обеспечить сброс давления в выхлопной камере до требуемых величин за время рабочего цикла.
Плотность струи ρ_c можно вычислить по давлению газа на расстоянии одной поры d_p от поверхности глушителя, приняв линейное распределение давления в порах в направлении фильтрации : $${\rho }_c=\frac{M[p_{вх}-(p_{вх}-p_{вх}\left)\right(1-d_p/l\left)\right]}{RT}$$ здесь M [кг / моль] - это молярная масса газа.
ВНИМАНИЕ (1) Формулы, приведенные выше, подлежат экспериментальной калибровке перед применением. (2) Вычисление ρ_c по линейному распределеию может оказаться некорректным (к примеру в (Белов,1987) приводится нелинейное распределение).

Уровень звуковой мощности глушителя
Уровень звуковой мощности глушителя $$L_W=10{\log }_{10}\left(\frac{N_n{P}_n}{P_0}\right)\mathrm{dB}$$ где
P₀=10^-12 Вт - порог слышимости;
N_n - количество перешейков на поверхности глушителя.

Уровень звукового давления
на расстоянии от глушителя R [м] вычисляем по формуле: $$L_P=L_W-10{\log }_{10}\left(\frac{2\pi R^2}{A_0}\right) \mathrm{dB}$$ где
A₀=1 м².
Зная характерную частоту можно применить соответствующую корректировку и получить L_PA или L_PВ.