Материал: Технология акустических материалов и изделий. лабораторный практикум. Суслов А.А., Усачев А.М
1.4.3. Определение сопротивления продуванию потоком воздуха
Для определения пригодности применения пористых материалов в качестве акустических применяется такой способ оценки структуры материала, как определение сопротивления продуванию потоком воздуха образцов, вырезанных из изделий.
Сопротивление продуванию потоком воздуха R, Па∙с/м3, определяет-
ся как отношение разности давлений с двух сторон образца пористого материала к объемной скорости потока воздуха через образец и вычисляется по формуле
R = |
∆p , |
(1.12) |
|
qv |
|
где ∆p – разность между давлением воздуха, проходящего через образец, и давлением атмосферного воздуха, Па;
qv – объемная скорость потока воздуха, проходящего через образец, м3/с.
Затем рассчитывается удельное сопротивление продуванию потоком воздуха Rs, Па·с/м, по формуле
Rs = R A, |
(1.13) |
где R – сопротивление продуванию потоком воздуха образца, Па∙с/м3;
A – площадь поперечного сечения образца, перпендикулярного к направлению потока воздуха, м2.
Удельное сопротивление потоку воздуха (для однородных материа-
лов) r, Па∙с/м2, вычисляется по формуле
r = |
Rs |
, |
(1.14) |
|
d |
|
|
где Rs – удельное сопротивление продуванию потоком воздуха, Па∙с/м; d – толщина образца в направлении потока воздуха, м.
Определение величины удельного сопротивления потоку воздуха производится в соответствии с ГОСТ Р ЕН 29053-2008 [6].
Метод заключается в прохождении регулируемого однонаправленного потока воздуха через образец, имеющий форму кругового цилиндра или прямоугольного параллелепипеда, и измерении перепада давления между двумя свободными лицевыми поверхностями образца (рис. 1.1).
16
Рис. 1.1. Метод определения сопротивления продуванию
потоком воздуха
Рис. 1.2. Схема установки с цилиндрической измерительной
камерой для определения сопротивления продуванию
Образец помещают в измерительную камеру. Зазоры между боковыми гранями образца и стенками измерительной камеры герметизируют. Прибор для измерения толщины образцов приводят в соприкосновение с верхней поверхностью образца. Измеряют толщину образца d.
Акустические материалы, удельное сопротивление продуванию которых увеличивается при увеличении линейной скорости потока воздуха, следует испытывать при наименьшей возможной скорости потока воздуха. Нижний предел линейной скорости потока воздуха u рекомендуется прини-
17
мать равным 0,5·10-3 м/с. Данное значение скорости соответствует звуковому давлению 0,2 Па (80 дБ).
При испытании перепад давления ∆р измеряют или при u = 0,5·10-3 м/с, или ступенчато снижая до нижнего предела линейную скорость потока воздуха.
Значения сопротивления продуванию потоком воздуха R, удельного сопротивления продуванию потоком воздуха Rs и удельного сопротивления потоку воздуха r определяются по формулам (1.12)…(1.14).
Результаты испытаний определяют как среднее арифметическое значение трех последовательных измерений.
Испытаниям подвергаются материалы, для которых были определены общая, открытая и закрытая пористости.
Результаты работы записывают в табл. 1.4.
Таблица 1.4 Значения пористости и удельного сопротивления продуванию
для различных акустических материалов
|
Пористость, % |
Сопротивление |
Удельное со- |
Удельное со- |
|||
Наименование |
|
|
|
противление |
|||
|
|
|
продуванию |
продуванию |
противление |
||
акустического |
|
о |
|
потоком воз- |
потоку возду- |
||
|
з |
потоком воз- |
|||||
материала |
общая, П |
открытая, П |
закрытая, П |
духа, R, |
ха, r, |
||
духа, Rs, |
|||||||
|
Па·с/м3 |
Па·с/м2 |
|||||
|
|
|
|
|
Па·с/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основании полученных данных строятся графики зависимости величины сопротивления продуванию от открытой пористости, делаются выводы и приводятся рекомендации по изменению структуры исследованных материалов с целью повышения их эффективности.
Аттестационные вопросы
1.Назовите виды пористости акустических материалов.
2.Какие поры относят к акустически активным, а какие к акустически пассивным?
3.Как определяется сорбционная влажность акустических материалов и изделий?
4.Опишите устройство прибора для определения воздухопроницаемости.
5.Опишите методику определения сопротивления продуванию.
Литература: [1-3, 5-7].
18
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ СВОЙСТВА
2.1.Цель работы – изучение методики и порядка определения нормального коэффициента звукопоглощения акустических материалов.
2.2.Оборудование, приборы, инструменты и сырьевые материалы:
акустический интерферометр, акустические фильтры (полосовые) по ГОСТ 17168, электронно-счетный частомер по ГОСТ 22261, электронный вольтметр, измерительный микрофон, микрофонный усилитель, громкоговоритель
срабочим диапазоном частот 50…8000 Гц, образцы акустических (звукопоглощающих) материалов с диаметром d = 100 мм.
2.3. Общие теоретические сведения
Функциональные свойства акустических материалов определяются их назначением и областью применения. Звукопоглощающие материалы предназначены для гашения воздушных шумов и регулирования акустических характеристик помещений, поэтому они должны обладать хорошим звукопоглощением, которое характеризуется среднеарифметическим реверберационным коэффициентом звукопоглощения α, называемым часто просто коэффициентом звукопоглощения.
При падении звуковой волны на ограждающую поверхность часть звуковой энергии отражается, а часть поглощается материалом. Коэффициент звукопоглощения представляет собой отношение, характеризующее количество поглощенной энергии Епогл к падающей Епад:
α = Епад − Еотр = Епогл , Епад Епад
где Еотр – энергия отраженной звуковой волны.
По величине коэффициента звукопоглощения три класса:
-первый класс – α более 0,8;
-второй класс – α = 0,4…0,8;
-третий класс – α = 0,2…0,4.
(2.1)
материалы делятся на
Коэффициенты звукопоглощения некоторых акустических материалов представлены в табл. 2.1.
19
Таблица 2.1 Коэффициент звукопоглощения некоторых материалов
Наименование |
Коэффициент звукопо- |
|
глощения при 1000 Гц |
||
|
||
Открытое окно (для сравнения) |
0 |
|
Минераловатные плиты «Акмигран» |
0,7…0,9 |
|
Фибролит |
0,45…0,50 |
|
Древесноволокнистые плиты |
0,40…0,80 |
|
Перфорированные листы |
0,4…0,9 |
|
Пеностекло с сообщающимися порами |
0,3…0,5 |
|
Деревянная стена |
0,06…0,1 |
|
Кирпичная стена |
0,032 |
|
Бетонная стена |
0,015 |
На величинуα оказывают влияние уровень и характеристика звука (шума), свойства звукопоглощающего материала и в первую очередь характер и объем пористости этого материала, конструктивные особенности устройства звукопоглощающей облицовки ограждения.
Наилучшие условия для поглощения звука создаются в материалах с сообщающейся пористостью. Для уменьшения количества отраженной энергии пористость звукопоглощающего материала должна быть открытой.
Решающее влияние на звукопоглощение оказывает и частота звуковой волны, то есть один и тот же материал может хорошо поглощать высокочастотный звук и плохо низкочастотный. Поэтомуα определяют для каждого материала при нескольких значениях частот (табл. 2.2).
Таблица 2.2 Значения коэффициента звукопоглощения акустических материалов
при различных частотах
Наименование |
|
Значение α на частотах, Гц |
|
||
материала |
125 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
Плиты минераловатные |
0,05 |
0,66 |
0,91 |
0,96 |
0,89 |
Плиты ячеистобетонные |
0,08 |
0,36 |
0,62 |
0,77 |
0,76 |
Акустический фибролит |
0,06 |
0,25 |
0,38 |
0,58 |
0,63 |
Материалы, значения α которых более 0,4 при частоте 1000 Гц, относят к эффективным.
Характер фактурной поверхности звукопоглощающих материалов оказывает существенной влияние на звукопоглощение. Для лучшего проникновения звуковых волн в материал на его лицевой поверхности делают круглую или щелевую перфорацию, борозды, трещины.
Декоративно-акустические материалы, предназначенные одновременно и для отделки помещений, часто окрашивают. При этом существенно уменьшается открытая пористость и, как следствие, снижается звукопоглощение.
20