消、阻、抗聲器

1、第九章第九章 消聲器消聲器 消聲器是消聲器是消減氣流噪聲消減氣流噪聲的裝置，把它接的裝置，把它接在管道中或進、排氣口上，能讓氣流通過，在管道中或進、排氣口上，能讓氣流通過，對噪聲具有一定的消減作用。對噪聲具有一定的消減作用。第一節(jié)第一節(jié) 消聲器的分類、評價和設(shè)計程序消聲器的分類、評價和設(shè)計程序?qū)σ粋€好的消聲器要有五個方面的基本要求：對一個好的消聲器要有五個方面的基本要求：1 1）在）在消聲性能消聲性能上的要求。要求具有上的要求。要求具有較高的消較高的消聲值聲值和和較寬的消聲頻率較寬的消聲頻率，也就是說要在所需，也就是說要在所需要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量；要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量；

2、2 2）空氣動力性能空氣動力性能上的要求。消聲器對上的要求。消聲器對氣流的氣流的阻力阻力要小，安裝消聲器后所增加的要小，安裝消聲器后所增加的阻力損失阻力損失要控制在實際容許的范圍內(nèi)；要控制在實際容許的范圍內(nèi)；3 3）機械）機械結(jié)構(gòu)性能結(jié)構(gòu)性能上的要求。消聲的上的要求。消聲的體積體積要小，要小，重量重量要輕，要輕，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于簡單，便于加工加工，安裝和維修，安裝和維修4 4）外形和裝飾上的要求。符合實際安裝空間的）外形和裝飾上的要求。符合實際安裝空間的需要，美觀大方，表面裝飾與設(shè)備相協(xié)調(diào)需要，美觀大方，表面裝飾與設(shè)備相協(xié)調(diào)5 5）價格費用要求。價格便宜，使用壽命長。）價格費用要求。價格便宜

3、，使用壽命長。二、消聲器的聲學性能評價量二、消聲器的聲學性能評價量1 1）插入損失插入損失（L LILIL）即系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外即系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外某點某點測得的測得的聲聲功率功率之差之差。2 2）傳聲損失傳聲損失（TLTL）即消聲器進出口端即消聲器進出口端聲功率級聲功率級之差。之差。3 3）減噪量減噪量（L LNRNR）即消聲器進出口端測得的即消聲器進出口端測得的平均聲壓級平均聲壓級之差。之差。4 4）衰減量衰減量（L LA A）即消聲器即消聲器內(nèi)部兩點間內(nèi)部兩點間的聲壓級的差值，通常用消的聲壓級的差值，通常用消聲器的單位長度的衰減量（聲器的單位長度的衰減量（dB/mdB

4、/m）來表征消聲器）來表征消聲器內(nèi)內(nèi)聲傳播特性聲傳播特性。一、消聲器的分類與適用范圍一、消聲器的分類與適用范圍1 1）阻性消聲器）阻性消聲器（如（如P.177P.177圖圖9-19-1）：包括的形式包括的形式：直管式、片式、折板式、直管式、片式、折板式、聲流式、蜂窩式、彎頭式聲流式、蜂窩式、彎頭式等。等。消聲的頻率特性消聲的頻率特性：具有：具有中、高頻中、高頻消聲性能。消聲性能。適用范圍適用范圍：消除風機、燃氣輪機：消除風機、燃氣輪機進氣噪聲進氣噪聲（即氣體流速不大的情況）。（即氣體流速不大的情況）。消聲原理消聲原理：利用：利用吸聲材料吸聲材料消聲。把吸聲材料消聲。把吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)壁

5、或按一定的方固定在氣流通道內(nèi)壁或按一定的方式在管道中排列起來，就構(gòu)成了阻式在管道中排列起來，就構(gòu)成了阻性消聲器，性消聲器，與電學類比，吸聲材料與電學類比，吸聲材料就相當于電阻就相當于電阻，故稱阻性消聲器。，故稱阻性消聲器。2 2）抗性消聲器）抗性消聲器包括的形式包括的形式：擴張室式擴張室式（如如P.181P.181圖圖9-39-3） 、共振共振腔式腔式（如如P.184P.184圖圖9-79-7） 、干涉型干涉型（如如P.188P.188圖圖9-109-10）。）。消聲的頻率特性消聲的頻率特性：具有：具有低、中頻低、中頻消聲性能。消聲性能。適用范圍適用范圍：消除空壓機、內(nèi)燃機、汽車排氣：消除空壓

6、機、內(nèi)燃機、汽車排氣噪聲（噪聲（較高氣速的情況較高氣速的情況）。）。消聲原理消聲原理：通過：通過控制聲抗的大小控制聲抗的大小來進行消聲的。來進行消聲的。與阻性消聲器不同，它與阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料不使用吸聲材料而是而是在管道上接截面積突變的管段或旁接共振腔，在管道上接截面積突變的管段或旁接共振腔，利用聲阻抗的改變，使某些頻率的聲波在聲利用聲阻抗的改變，使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面發(fā)生阻抗突變的界面發(fā)生反射、干涉反射、干涉等現(xiàn)象，從等現(xiàn)象，從而在消聲器的外測，達到了消聲的目的。而在消聲器的外測，達到了消聲的目的。3 3）阻抗復合式消聲器（如：）阻抗復合式消聲器（如：P.190P.

7、190，圖，圖9-129-12和和P.191P.191圖圖9-139-13）包括的形式：阻擴型、阻共型、阻擴共包括的形式：阻擴型、阻共型、阻擴共型等。型等。消聲的頻率特性：具有低、中、高頻消聲性能。消聲的頻率特性：具有低、中、高頻消聲性能。適用范圍：消除鼓風機、大型風洞、試車臺噪聲。適用范圍：消除鼓風機、大型風洞、試車臺噪聲。消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當結(jié)構(gòu)復合起來而構(gòu)成的?？啥ㄐ缘卣J為阻性和抗結(jié)構(gòu)復合起來而構(gòu)成的。可定性地認為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡單的疊加性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡單的疊加關(guān)系）。關(guān)系）。4

8、4）微穿孔板消聲器）微穿孔板消聲器包括的形式：單層微穿孔板、雙層微穿孔板等。包括的形式：單層微穿孔板、雙層微穿孔板等。消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。適用范圍：適于高溫、潮濕有水、有油霧及特別適用范圍：適于高溫、潮濕有水、有油霧及特別清潔衛(wèi)生的場合。清潔衛(wèi)生的場合。消聲原消聲原 理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。5 5）噴注耗散型消聲器（也稱擴散式消聲器）噴注耗散型消聲器（也稱擴散式消聲器）包括的形式：小孔噴注型（如包括的形式：小孔噴注型（如P.194P.194圖圖9-159-15） 、降壓擴容型、多孔擴散型（如降壓擴容

9、型、多孔擴散型（如P.195P.195圖圖9-169-16） 、引射摻冷型（如引射摻冷型（如P.198P.198圖圖9-199-19） 。消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。適用范圍：消除壓力氣體排放噪聲，如鍋爐排適用范圍：消除壓力氣體排放噪聲，如鍋爐排氣、高爐放氣、化工廠工藝氣體放散。氣、高爐放氣、化工廠工藝氣體放散。原理：不是在聲音發(fā)出后進行消除，而是從發(fā)生機原理：不是在聲音發(fā)出后進行消除，而是從發(fā)生機理上使干擾噪聲減小。噴注噪聲值頻率與噴口直徑理上使干擾噪聲減小。噴注噪聲值頻率與噴口直徑成反比，如果噴口直徑變小，噴口輻射的噪聲能量成反比，如果噴口直徑變小，噴口

10、輻射的噪聲能量將從低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，而高頻將從低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，而高頻噪聲反而升高，如果孔徑小到一定值時，噴注噪聲噪聲反而升高，如果孔徑小到一定值時，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。將移到人耳不敏感的頻率范圍。6 6）噴霧消聲器）噴霧消聲器（如如P.197P.197圖圖9-179-17）消聲的頻率特性消聲的頻率特性：低頻低頻消聲性能。消聲性能。適用范圍適用范圍：消除高溫蒸汽排放噪聲。：消除高溫蒸汽排放噪聲。7 7）電子消聲器）電子消聲器（如如P.189P.189圖圖9-119-11）消聲的頻率特性消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。：寬頻帶消聲性能。適用范圍適用

11、范圍：用于：用于低頻消聲的一種輔助低頻消聲的一種輔助。原原 理理：噴淋水霧改變介質(zhì)的密度，即增加聲阻抗。：噴淋水霧改變介質(zhì)的密度，即增加聲阻抗。原原 理理：人為地產(chǎn)生一個：人為地產(chǎn)生一個幅值相同而相位相反幅值相同而相位相反的聲的聲波，使兩列聲波在一定的空間區(qū)域相互波，使兩列聲波在一定的空間區(qū)域相互干涉干涉而抵消，達到降噪目的。而抵消，達到降噪目的。三、消聲器的設(shè)計程序三、消聲器的設(shè)計程序1 1）噪聲源的調(diào)查和特性分析（聲源解析、周圍自）噪聲源的調(diào)查和特性分析（聲源解析、周圍自然環(huán)境和聲學環(huán)境條件等）然環(huán)境和聲學環(huán)境條件等）2 2）噪聲標準的確定（根據(jù)評價區(qū)周圍環(huán)境要求及）噪聲標準的確定（根據(jù)評

12、價區(qū)周圍環(huán)境要求及國家相關(guān)聲環(huán)境質(zhì)量標準和噪聲排放標準）國家相關(guān)聲環(huán)境質(zhì)量標準和噪聲排放標準）3 3）消聲量的計算（根據(jù)管道截面，確定消聲器通）消聲量的計算（根據(jù)管道截面，確定消聲器通道結(jié)構(gòu)；根據(jù)降噪要求，決定消聲器的長度）道結(jié)構(gòu)；根據(jù)降噪要求，決定消聲器的長度）4 4）選擇消聲器的類型（根據(jù)噪聲的頻譜，選定消）選擇消聲器的類型（根據(jù)噪聲的頻譜，選定消聲器的種類）聲器的種類）5 5）檢驗（驗算消聲頻率范圍）檢驗（驗算消聲頻率范圍）第二節(jié)第二節(jié) 阻性消聲器阻性消聲器一、一、阻性消聲器的聲衰減量阻性消聲器的聲衰減量lSLLA0其中：其中：L L消聲器氣流通道斷面周長，消聲器氣流通道斷面周長，m m

13、 S S消聲器的氣流通道截面積，消聲器的氣流通道截面積，m m2 2 l l消聲器的有效長度，消聲器的有效長度，m m (a (a0 0) )與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)的消聲系數(shù)與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)的消聲系數(shù)H.J. H.J. 賽賓賽賓經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式： lSLLA4 . 103. 1降噪量與材料吸聲降噪量與材料吸聲性能和周長性能和周長/ /截面截面比有關(guān)。比有關(guān)。理論計算公式：理論計算公式：例例1 1、選用同一種吸聲材料（、選用同一種吸聲材料（平均吸聲系數(shù)平均吸聲系數(shù)為為0.460.46）襯貼的）襯貼的消聲管道，管道有效長度為消聲管道，管道有效長度為2m2m，管道有效截面積，管道有效截面積1500

14、1500cmcm2 2。當截面形狀分別為圓形、正方形和當截面形狀分別為圓形、正方形和1 1：5 5矩形時，試問哪種截矩形時，試問哪種截面形狀的聲音衰減量最大？哪種最小？面形狀的聲音衰減量最大？哪種最??？解：解：由公式：由公式：因為管道的因為管道的有效直徑有效直徑為：為：則管道則管道斷面有效周長斷面有效周長為：為： lSLLA4 . 103. 1mcmSD437. 071.43414. 315004mDL372. 1437. 014. 31 1）當管道為當管道為圓形圓形時時dBLA4 . 6215. 0372. 146. 003. 14 . 112 2）當管道截面為當管道截面為正方形正方形時時則

15、管道則管道斷面周長斷面周長為為：mL549. 115. 04dBLA2 . 7215. 0549. 146. 003. 14 . 12所以，所以，3 3）當管道截面為當管道截面為1 1：5 5矩形矩形時時則管道則管道斷面長和寬斷面長和寬分別為：分別為：m866. 0515. 05m173. 0515. 0則管道斷面周長為：則管道斷面周長為：mL078. 2)866. 0173. 0(2所以，所以，dBLA6 . 9215. 0078. 246. 003. 14 . 13因此，有：因此，有：LA3LA2 LA1即：即：管道截面為管道截面為矩形矩形的聲音衰減量最大，截面為的聲音衰減量最大，截面為圓

16、圓形形管道聲音衰減量最小。管道聲音衰減量最小。二、高頻失效頻率二、高頻失效頻率（即消聲性能下降的頻率）（即消聲性能下降的頻率）Dcfn85. 1基于高頻率聲音的方向性強，與管壁的吸聲材料接基于高頻率聲音的方向性強，與管壁的吸聲材料接觸減少觸減少。其中：其中：D D消聲通道消聲通道截面平均邊長截面平均邊長（當量直（當量直徑），徑），m m圓形管道為直徑；矩形管道為邊長平均圓形管道為直徑；矩形管道為邊長平均值，其他管道取面積的開方值。值，其他管道取面積的開方值。當頻率每增加一個倍頻帶，其當頻率每增加一個倍頻帶，其消聲量消聲量約下降約下降1/31/3，其經(jīng)驗估算公式為：其經(jīng)驗估算公式為：RNR33其

17、中：其中：RR高于失效頻率的某倍頻帶的消聲量；高于失效頻率的某倍頻帶的消聲量； R R失效頻率處的消聲量（作為失效頻率處的消聲量（作為參考值參考值）；）； N N高于失效頻率的倍頻程頻帶數(shù)高于失效頻率的倍頻程頻帶數(shù)。三、氣流對阻性消聲器性能的影響三、氣流對阻性消聲器性能的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：主要表現(xiàn)在兩個方面：1 1）氣流的存在改變了消聲器內(nèi)）氣流的存在改變了消聲器內(nèi)聲衰減規(guī)律聲衰減規(guī)律（特別是高（特別是高速氣流）速氣流）2 2）氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種）氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種附加噪聲附加噪聲，即，即氣流再生噪聲氣流再生噪聲A A：順流順流時（氣流與聲傳播方向一致），由于氣體流速在管道內(nèi)時（

18、氣流與聲傳播方向一致），由于氣體流速在管道內(nèi)不均一，根據(jù)不均一，根據(jù)折射原理折射原理，聲波向管壁彎曲聲波向管壁彎曲，促進消聲降噪；，促進消聲降噪；B B：逆流逆流時（氣流與聲傳播方向相反）時（氣流與聲傳播方向相反） ，聲波向管道中心彎曲聲波向管道中心彎曲，導致聲波與吸聲材料接觸機會減少，不利于消聲降噪。導致聲波與吸聲材料接觸機會減少，不利于消聲降噪。 氣流經(jīng)過消聲器通道時，因局部阻力或摩擦阻力而產(chǎn)生氣流經(jīng)過消聲器通道時，因局部阻力或摩擦阻力而產(chǎn)生湍湍流流，相應輻射一些噪聲；氣流激發(fā)消聲器，相應輻射一些噪聲；氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動構(gòu)件振動而輻射噪聲。而輻射噪聲。在直通管道消聲器內(nèi)氣流在直通管道消

19、聲器內(nèi)氣流再生噪聲再生噪聲的的估算公式估算公式為：為：lg60218AL其中：其中：L LA A氣流再生噪聲氣流再生噪聲 消聲器內(nèi)氣流速度，消聲器內(nèi)氣流速度，m/sm/s 一個消聲器具體應用到現(xiàn)場時，氣流究竟對它的性能一個消聲器具體應用到現(xiàn)場時，氣流究竟對它的性能影響有多大，需結(jié)合影響有多大，需結(jié)合噪聲源強度噪聲源強度、氣流速度大小氣流速度大小以及以及消聲消聲器結(jié)構(gòu)器結(jié)構(gòu)等因素進行具體分析；等因素進行具體分析； 不同的結(jié)構(gòu)，氣流在管道中允許風速不同不同的結(jié)構(gòu)，氣流在管道中允許風速不同。第三節(jié)第三節(jié) 抗性消聲器抗性消聲器一、一、擴張室消聲器擴張室消聲器（膨脹式消聲器膨脹式消聲器）消聲原理消聲原理：聲波在管道截面的突然擴張（或：聲波在管道截面的突然擴張（或收縮）造成通道內(nèi)收縮）造成通道內(nèi)聲阻抗突變聲阻抗突變，使，使聲波傳播方向聲波傳播方向發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生發(fā)生反射、干涉反射、干涉等現(xiàn)象，從而達到等現(xiàn)象，從而達到消聲的目