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声波吹灰器选购小知识

2020-12-30 08:42

高强度声波具有吹灰作用早已被公认。但这项技术属声学领域,而多数用户并非熟悉该专业。所以,面对市场各种宣传不知如何选购适合自己的产品。我们作为长期从事声学专业及吹灰器研发的科技人员,从最基本的声学理论和简单的声波吹灰器知识谈几点看法,供用户了解和选购吹灰器参考。

声波吹灰使用的能量是声波,与我们日常接触到的声音特性相同,仅一些参数不同。声波是由物体振动(声源)或推动周围介质(空气)振动由近及远的传播,适当频率和强度的声波传到人耳,人们就感受到了声音。声波吹灰器相关的几个基本概念如下;

一、声功率

单位是瓦(W),是度量声源发射声波能量大小的物理量。声功率的发射,由于气声、机声或电声效率很低,所以很难大功率发射。如一个人大声喊叫约为10-4瓦,一个大型交响乐队也仅为一瓦左右。按国家标准声功率测量需要严格条件。它可以在两种环境下测量:1、自由空间,即无限大,无论任何障碍物或反射面的空间,这很难找到;2、实验室,即消声室或混响室,也是最常用的方法。但声学实验室的造价相当高,我国也仅有几家专业的科研院建有这样的实验室。声功率的测量在消声室(模拟自由空间)中进行时,通过测量出声口正前方轴线偏45°、1米处的声压而计算得出,在混响室中进行时,则要测量≥2米距离处的声压级,它测的声压级要比消声室高的多,但通过公式换算得到的声功率是相同的。因此,在标明发声装置功率时应直接标明多少瓦(W);如间接用声压级标明,则应指明是在什么环境下测量的,如声压级150dB(自由空间45°角1米处)。目前最新一代的声功率已达6千瓦。

二、声压、声压级

仪器或人耳朵在某一位置或一点接收到声音的大小用声压来度量(单位为牛顿/米2或N/m2),若用对数字方法表示则为声压级(单位为dB),两者之间的关系式为声压级=20lg(P/P0),式中P表示接收点的声压;P0为基准声压即人耳能感觉到的最小值(2×10-5N/m2)。我们的周围,无声波存在时,仅为静态大气压(约为1公斤力/厘米2)。当声波传来时,其压力就在静态压力的基础上按正弦规律正负变化,正负变化的这部分压力(取其均方根值)就称为声压。由于日常接触的声音,压力变化范围很大,计量不方便,所以习惯用声压级计量。人耳能感觉到的最小声音为零分贝。正是这种按正弦规律正负的压力作用在积灰的表面,使积灰受到每秒约200次的反复拉(负压)压(正压)作用而疲劳脱落(约束力过1000次)。声波自声源发射出来后,其强度从距离的平方而衰减。据研究,在锅炉尾部烟道中,当含尘不超过30%时,有效清灰的声压级不能低于135dB,而在SCR反应器中,125dB的声波能量是有效清灰阈值。

三、声音频率

指声压瞬时值按正弦规律每秒变化的次数,称为赫磁(Hz)。人耳听到的较尖声音是高频,较低沉的声音为低频。低于20Hz的叫次声;高于20000Hz的为超声。人耳能听到声频范围为20Hz~20000Hz。不在该范围的声音相对于人耳好像不存在。而老鼠能听到次声;蝙蝠能听到超声。通过实验得到对积灰有作用的声音频率范围为50~300Hz。不在该范围的声音想对于积灰来说好像不存在一样。特别应注意的是低于50Hz或接近次声范围的声波对人体是有危害的,且不易被觉察出来。我们产品使用频率在150Hz左右。

四、喇叭(声波传输器)

喇叭能“放大”声音这早就为人们所熟悉。同一人喊话有喇叭与无喇叭,听到的声音大小完全不一样。从能量守恒观点看,简单喇叭(无源)是不可能将声音“放大”的。因为能量是不会自行产生的。而从声学的观点分析:声音的传播过程是声源的振动推动它周围原本静止的空气振动将能量辐射出去的。由于两者的机械阻抗不一样,根据波传播理论可知,有相当一部分能量将反射回声源。如果在两者之间加装一个符合一定声学参数的声变量器,可使它们的阻抗能较好地匹配,这也是物理上常说的阻抗匹配,使声源的能量尽量多地辐射出去。因此,听到的声音大小就完全不一样。从日常生活也可知,一个大功率发射的声源,不仅自身的功率要大,而且作为阻抗匹的声变量器(喇叭)也是不可缺少的。从声学理论可知,喇叭的传输效率与其长度、横截面积的变化率、喇叭的出口半径、声音的频率都有关系。从以上分析可知,作为吹灰用的低频大功率的吹灰器,其喇叭一定要符合声学理论设计“长而大”。

五、吹灰器性能

作为吹灰用的声学设备,无论什么型式(如旋笛、膜片、激波、腺冲,燃气爆炸等)都是一个目的,使炉内积灰部位的声压级达到125dB以上,且能长寿命地在恶劣环境下工作。面对现在市场上各种吹灰器时,用户在选择时应注意以下几点:

1、有效吹灰范围。这是最重要的一点,也是验收吹灰器设备的最基本的依据。

2、吹灰器的结构形式。首先看其是否配有大型喇叭,因为没配,不可能达到大功率发射的。

3、声功率。设备应标明具体的声功率,单位为瓦(或千瓦)或间接标出,其单位分贝(dB),且应指明(自由空间45°1米处)。根据炉内空间选择适合的功率:如炉内空间达到6米×6米,则应选择声功率大于2KW的;如空间达到8米×8米,则应选择声功率大于3KW的;如炉内空间达到10米×10米,则应选择声功率大于6KW的。我们最新研发的一代产品,其单个声功率大于6KW,有效吹灰距离径向大于10米。

4、频率。应在150HZ左右,高了虽然声压级有所增加,但噪声随之增大;低了,接近于次声,吹灰效果不好且对人体有害,如哨式的,属超声哨,频率太高。

5、安全及经济性。使用压缩空气最便宜、安全。使用蒸气要贵的多且会使炉内烟气中的蒸气压升高。使用燃气,由于气体在罐中燃烧爆炸,具有一定的危险性。

6、设备的使用寿命和免维护也是非常重要的一个选项。