靜壓箱是一種傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)施，常常被應(yīng)用于恒溫、恒濕和潔凈室以及環(huán)境氣候室這類對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度和氣流分布均勻性有精確要求的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)中，它既可用來(lái)減少通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中的噪聲，又可獲得均勻的靜壓出風(fēng)，減少動(dòng)壓損失。在實(shí)際的通風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)的風(fēng)系統(tǒng)中，常常會(huì)遇到通風(fēng)管道方變圓、圓變方、變徑、直角拐彎、多管交匯等情形，都需要有特定的管件來(lái)連接，這些特定管件的制作，既費(fèi)時(shí)，又消耗材料，安裝也不便利。這時(shí)，采用靜壓箱作為管件來(lái)連接它們，就能大大地簡(jiǎn)化系統(tǒng)，從而使靜壓箱起到一種萬(wàn)能接頭的作用。一般說(shuō)來(lái)，不同管形和管徑的通風(fēng)管道與靜壓箱的連接方式主要有直連、直角連接、三通連接、四通連接幾種。雖然這些連接方式被經(jīng)常用在實(shí)際的工程當(dāng)中，其性能如何，目前卻少有研究。本文擬從消聲、降阻、均壓幾個(gè)方面來(lái)研究一下靜壓箱的性能。
靜壓箱的消聲性能
靜壓箱安裝在通風(fēng)管道系統(tǒng)中，實(shí)質(zhì)上它就是一種抗性的單室擴(kuò)張室消聲器，其消聲原理有二條：一條是利用管道的截面突變（即聲阻抗的變化），使沿管道傳播的聲波向聲源方向反射回去；二是利用擴(kuò)張室和通風(fēng)管道內(nèi)插的長(zhǎng)度，使向前傳播的波和管子不同界面的反射聲波相差180度相位，使二者振幅相等，相位相反，相互干涉，從而達(dá)到理想的消聲效果。
直連式靜壓箱的消聲效果可沿用單室擴(kuò)張室消聲器消聲值計(jì)算公式：
式中：m-靜壓箱的擴(kuò)張比，即靜壓箱橫斷面積與風(fēng)管橫斷面積之比；
l—靜壓箱的長(zhǎng)度，m；
k—波數(shù)，k=2πf/c；
c—空氣中聲速，c=331.45+0.6t，m/s；
f—噪聲頻率，hz；
t—空氣溫度，℃。
從靜壓箱消聲量公式可見，靜壓箱的消聲頻率特性是正弦波形，當(dāng)sinkl=1時(shí)消聲值最大，相應(yīng)的頻率記之為fo；當(dāng)sinkl=0時(shí)消聲值最小。m值決定著消聲量。不同頻率與擴(kuò)張比的消聲值詳見下表。
研究表明：聲波穿透靜壓箱聲能的大小與接管的尺寸和入射聲波的波長(zhǎng)有關(guān)。出口尺寸適當(dāng)減小有利于消除低頻噪聲，相應(yīng)地高頻透射的聲能卻要增加。所以必須根據(jù)不同的噪聲源的頻譜決定出風(fēng)口尺寸。如果連接靜壓箱的風(fēng)管插入箱體內(nèi)，則有利于消聲效果的提高，插入深度為四分之一靜壓箱的長(zhǎng)度時(shí)，消聲效果最好。如果靜壓箱采用吸聲材料制作或在箱內(nèi)貼有吸聲材料，使它成為一個(gè)阻性消聲器，這樣，抗性消聲與阻性消聲相結(jié)合，可大大提高靜壓箱的消聲效果。
采用直角、三通、四通連結(jié)的靜壓箱連接方式，當(dāng)風(fēng)流傳遞噪聲時(shí)，由于聲波疊加，會(huì)使聲波的傳播方向偏離主導(dǎo)風(fēng)流方向，或相互干涉，更有利于消聲效果的提高。在實(shí)驗(yàn)室中，我們對(duì)直連、直角連接、三通連接三種方式的靜壓箱及無(wú)靜壓箱的傳統(tǒng)連接的消聲效果進(jìn)行了考察，結(jié)果表明：三通連接消聲效果最好，直角連接的消聲效果次之，直連的消聲效果再次之，傳統(tǒng)連接方式的消聲效果最差。管道中的風(fēng)速對(duì)消聲量的影響也很大，采用變頻調(diào)速可大大減少噪聲。
靜壓箱的均壓和阻力特性：
靜壓箱用在多風(fēng)管交匯處，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)流量分配器。流量分配器要求有很均勻的靜壓分布。風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)管射入靜壓箱實(shí)際上就是一種有限射流，風(fēng)流射入靜壓箱以后，必需使其動(dòng)壓盡可能地轉(zhuǎn)化為靜壓。為此，靜壓箱的長(zhǎng)度必須大于射流射程的擴(kuò)張段長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)表明：靜壓箱內(nèi)的有限射流擴(kuò)張段長(zhǎng)度為靜壓箱斷面積平方根的2倍左右。
研究表明，靜壓箱箱體的幾何特性和箱體的進(jìn)、出風(fēng)口特性是影響靜壓分布均勻性的重要因素。靜壓箱的擴(kuò)張比越大，均壓效果越好，靜壓箱的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，均壓效果越好。
靜壓箱在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它對(duì)風(fēng)流具有阻力，影響阻力的主要因素有兩個(gè)方面：一是通風(fēng)管道突然擴(kuò)大或突然縮小引起的局部阻力；二是靜壓箱內(nèi)流場(chǎng)改變（風(fēng)流方向改變）引起的局部阻力。由于靜壓箱內(nèi)的風(fēng)速很小，其沿程阻力可忽略不計(jì)。
當(dāng)風(fēng)流經(jīng)過(guò)通風(fēng)斷面突然擴(kuò)大處時(shí)（如圖1），風(fēng)流速度急劇地由v1降到v2，使空氣質(zhì)點(diǎn)相互間產(chǎn)生激烈沖擊并出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，從而造成風(fēng)流的能量損失。此損失可按下式計(jì)算：
當(dāng)風(fēng)流經(jīng)過(guò)通風(fēng)斷面突然縮小處時(shí)（如圖1），局部阻力則按式（3）計(jì)算，其值一般比突然擴(kuò)大的局部阻力小。
為了比較傳統(tǒng)連接方式和采用靜壓箱連接的阻力大小，在一個(gè)管徑不同的直角拐彎連接處，進(jìn)行試驗(yàn)，靜壓箱連接的阻力比傳統(tǒng)的彎頭阻力小32%。
在通風(fēng)管道方變圓、圓變方、變徑、直角拐彎、多管交匯等多種情形集中的地方，采用靜壓箱，可減少通風(fēng)阻力，節(jié)省通風(fēng)能耗。
通風(fēng)系統(tǒng)中靜壓箱的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用：
（1）靜壓箱擴(kuò)張比的確定
從式（1）或表1可以看出，要獲得較大的消聲量，應(yīng)盡可能地加大擴(kuò)張比，當(dāng)然也不能無(wú)限度地增大，因?yàn)閿U(kuò)張式消聲器的上限截止頻率是與消聲器的截面半徑成反比的。擴(kuò)張比的選取先根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際消聲量按公式（1）初定，然后根據(jù)靜壓箱所處的實(shí)際位置和經(jīng)濟(jì)等因素綜合取值。
（2）靜壓箱長(zhǎng)度的確定
靜壓箱長(zhǎng)度的確定要滿足兩個(gè)條件。第一，要使它的均壓效果最好，靜壓箱的長(zhǎng)度要略大于進(jìn)風(fēng)射流的有效射程；第二，要使它對(duì)實(shí)際噪聲頻率的噪聲消聲量最大，即滿足下式：
式中：n—-1，2，3，⋯⋯；c—空氣中聲速，m/s；
fi—實(shí)際需要消除的噪聲頻率，hz。
在湘潭兩所高校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中（規(guī)模和系統(tǒng)設(shè)計(jì)相近），第一個(gè)工程是采用傳統(tǒng)連接，第二個(gè)工程在總管與支管交匯處，凡有方變圓和直角拐彎的地方，均采用靜壓箱連接。兩個(gè)工程相比，后者風(fēng)管配件材料、制作、安裝等費(fèi)用可節(jié)省20%左右，噪可降低30%，阻力可減少15%左右。因此，把靜壓箱很好地應(yīng)用于通風(fēng)系統(tǒng)中，可提高通風(fēng)系統(tǒng)的綜合性能。