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摘要：现阶段，科学技术的发展迅速，饮食健康的重要性逐渐在日常生活中凸显出来，因此人们下厨亲自做饭的几率便越来越高，但烹饪过程中产生的油烟，对人体的肺部以及免疫系统都会产生较大的危害。因此，吸油烟机作为保障人们免受油烟侵害的首要厨房电器，对于人们生活品质的提升起着至关重要的作用，在调查当中显示，吸油烟机最受消费者关注的三个指标便是吸烟效果，空气性能以及噪声。其中，空气性能与噪声之间属于负相关指标，空气性能的提升势必会带来噪声的提高。因此，如果能在保障吸油烟机现有空气性能的基础上降低其运行时产生的噪声，将对吸油烟机产品整体性能的提升以及推动行业发展有着极为重大的意义。
关键词：吸油烟机内；风道系统；性能优化研究
引言
本文针对吸油烟机的风道系统进行声场声强的模拟分析研究，根据模拟分析研究结果，使用激光切割工艺对蜗壳进行围板微穿孔处理并包覆双组份吸音棉进行风道系统的降噪，在此基础上，确定穿孔工艺与吸音棉的最佳参数。最终通过对实验所得的数据进行分析，结果表明，当蜗壳穿孔率为0.785%，也即是蜗壳穿孔孔径大小为1mm，孔距大小为10mm的时候，使用该风道系统的吸油烟机噪声较原始值下降3.1dBA，空气性能基本保持不变。
1新型降噪风道介绍
本实验的新型降噪风道主要使用穿孔板结构与穿孔板板后增加多孔性吸声材料进行降噪处理。选取蜗壳围板进行穿孔处理，并在围板外侧进行吸音棉包覆及固定。穿孔板是最近几年广为应用的吸声结构之一，主要由基板以及位于基板上呈阵列排布的微小孔洞构成，基板一般由金属或者塑料制作而成，由于基板具有一定的厚度，因此从微观角度而言，基板上的每一个微小孔洞可以视为一个微小的管道，并且所有的微小管道成并联结构。由于声音在传播的过程当中会引起周围空气质点的振动，所以当质点的振动传播至通过小孔时，小孔的孔壁对于质点的振动有一定的粘滞摩擦作用，因此质点在管道壁处的振动速度几近为零。通过上述过程，使由声音传播导致的振动减小，声能降低，进而达到吸声降噪的效果。对于穿孔板而言，其吸声性能要远远优于一般的多孔性吸声材料，除此之外，穿孔板其体积较小并且制作工艺简单，相比一般的吸声泡沫或者多孔性材料而言，其实用性更好。决定穿孔板吸声性能的参数主要有孔径大小以及孔径距离，在实际应用中，孔径大小这一因素受加工工艺的限制较大。理论上来讲，穿孔的声阻与孔径直径的平方成反比，即孔径越小，穿孔板的吸声性能越好，当孔径尺寸在1mm以下的时候，其声阻要远大于一般穿孔板，但由于加工工艺以及制作成本的限制，本次实验探究均选用直径大小在1mm及以上的孔洞。为了增加该穿孔板的声阻以提高其吸声降噪性能，因而需要在穿孔板板后附加多孔性吸声材料以增加声阻与大气声阻匹配，以得到该系统的最佳吸声性能。此外，由于吸油烟机内部风道系统的独特性，如果仅仅对吸油烟机的风道系统进行穿孔处理，将会引起吸油烟机另外一个重要指标——空气性能的大幅度降低，因此，在穿孔板板后附加多孔性吸声材料在进一步降低噪声的同时，还可以改善因穿孔而导致的风道内漏风严重的现象，因此本次实验选用吸声系数较好且不易透风的宽频双组份吸音棉。该宽频双组份吸音棉选用了吸水率低、防菌、可降解、质轻，阻燃等性能优秀的PP（聚丙烯）和PET（聚对苯二甲酸类）纤维，通过对PP熔融喷丝，在高温高压空气将其拉伸成为长纤，以此来控制PP纤维结晶和结构构筑的过程，之后以一定的速度冷却使其快速结晶，然后在适当的温度下与中空螺旋超细PET短纤维在结构构筑器进行混合成型，其中PP含量为60%~65%，PET含量为35%~40%。
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2新型降噪风道参数设置及数据分析
本实验中，新型降噪风道涉及的实验参数有蜗壳围板穿孔的孔径大小，孔间间距，蜗壳围板后包覆吸音棉的密度与厚度，各参数的高低水平，并根由minitab数据分析软件得出实验参数组合与组序，根据实验参数组合与组序对相应风道系统进行噪声与空气性能测试。从表中可以看出，为了确保实验测试数据的可靠性，在高低水平之间选用中间点进行四次测试。将实验所得的数据进行因子效应PARETO图以及各个响应因变量的主效应图绘制，对其进行分析，由于前者是针对所有因子包括组合因子之间对于响应因变量的影响进行分析，后者是针对单个因子对于响应因变量的影响大小进行分析，因此可以断定各个因子之间是否有交互作用并且每个因子对于四项响应因变量变化程度的影响程度。对于噪声的影响所占比重最大的因子为穿孔的孔径和孔距，这一结果和穿孔板理论完全一致，其次是吸音棉的密度，并且孔径大小与吸音棉密度之间存在交互作用，出现此种现象的原因是因为当声音穿过孔洞之后，对声音吸收起主要作用的因子为吸音棉的密度，这一点从噪声总值的PARETO图也可以看出。此外，噪声总值的大小与孔径、吸音棉密度及厚度呈负相关关系，与穿孔孔距呈正相关关系。对于全压效率的影响所占比重最大的因子为四个因子相互交互的组合，说明四个因子之间彼此对于全压效率的影响也有相互作用，从主效应图中可以看出，就单因子的效应而言，孔径大小对全压效率影响最大，其次是孔距，吸音棉的密度和厚度对全压效率几乎没有影响。对于最大静压影响所占比重最大的因子为孔径和密度以及孔径和厚度两个因子相互交互的组合，说明孔径大小与吸音棉的性能之间存在对最大静压的交互影响，该现象可以根据最大静压的测试环境进行解释，当测试最大静压时，风机的出风量为零，因此风道内部出现非常明显的溢风现象，所以孔径大小与吸音棉性质参数作为防止风从风道围板溢出的首要因子，便极为重要。
结语
针对吸油烟机风道系统进行声强模拟，得到风道系统中声强较强区域，进而设计了一种由穿孔板以及吸音棉构成的结构简单的新型降噪风道系统，并且根据改变穿孔板以及吸音棉的各种参数，来确定该风道系统的最优参数设置，经过试验验证，得出结论如下：吸油烟机原始风道系统声强较强区域为蜗壳围板处，噪声频谱主要集中在0~3000Hz之间，对其进行穿孔包覆吸音棉处理后，能达到最佳性能的参数设置为孔径为1mm，孔距10mm，吸音棉厚度20mm，密度600g?cm-2。相比原始风道，该改进型风道噪声数值下降3.1dBA，并且最大静压，最大风量，全压效率基本保持不变。四个因子之间，孔径大小对整体性能的影响最为显著，并且和其余各个因子之间存在明显的交互作用。
参考文献
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论文作者:曾玉元
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
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