噪聲控制技術(shù)

消聲器是消減氣流噪聲的裝置，把它接在管道中或進(jìn)、排氣口上，能讓氣流通過，對(duì)噪聲具有一定的消減作用。第一節(jié)消聲器的分類、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)程序?qū)σ粋€(gè)好的消聲器要有五個(gè)方面的基本要求：1）在消聲性能上的要求。要求具有較高的消聲值和較寬的消聲頻率，也就是說要在所需要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量；2）空氣動(dòng)力性能上的要求。消聲器對(duì)氣流的阻力要小，安裝消聲器后所增加的阻力損失要控制在實(shí)際容許的范圍內(nèi)；第1頁/共23頁第一頁，共24頁。3）機(jī)械結(jié)構(gòu)性能上的要求。消聲的體積要小，重量要輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，安裝和維修4）外形和裝飾上的要求。符合實(shí)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)5）價(jià)格費(fèi)用要求。價(jià)格便宜，使用壽命長(zhǎng)。第2頁/共23頁第二頁，共24頁。二、消聲器的聲學(xué)性能評(píng)價(jià)量1）插入損失（LIL）即系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外某點(diǎn)測(cè)得的聲功率之差。2）傳聲損失（TL）即消聲器進(jìn)出口端聲功率級(jí)之差。3）減噪量（LNR）即消聲器進(jìn)出口端測(cè)得的平均聲壓級(jí)之差。4）衰減量（LA）即消聲器內(nèi)部?jī)牲c(diǎn)間的聲壓級(jí)的差值，通常用消聲器的單位長(zhǎng)度的衰減量（dB/m）來表征消聲器內(nèi)聲傳播特性。第3頁/共23頁第三頁，共24頁。一、消聲器的分類與適用范圍1）阻性消聲器（如P.177圖9-1）：包括的形式：直管式、片式、折板式、聲流式、蜂窩式、彎頭式等。消聲的頻率特性：具有中、高頻消聲性能。適用范圍：消除風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣噪聲（即氣體流速不大的情況）。消聲原理：利用吸聲材料消聲。把吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)壁或按一定的方式在管道中排列起來，就構(gòu)成了阻性消聲器，與電學(xué)類比，吸聲材料就相當(dāng)于電阻，故稱阻性消聲器。第4頁/共23頁第四頁，共24頁。2）抗性消聲器包括的形式：擴(kuò)張室式（如P.181圖9-3）、共振腔式（如P.184圖9-7）、干涉型（如P.188圖9-10）。消聲的頻率特性：具有低、中頻消聲性能。適用范圍：消除空壓機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽車排氣噪聲（較高氣速的情況）。消聲原理：通過控制聲抗的大小來進(jìn)行消聲的。與阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料而是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阻抗突變的界面發(fā)生反射、干涉等現(xiàn)象，從而在消聲器的外測(cè)，達(dá)到了消聲的目的。第5頁/共23頁第五頁，共24頁。3）阻抗復(fù)合式消聲器（如：P.190，圖9-12和P.191圖9-13）包括的形式：阻－擴(kuò)型、阻－共型、阻－擴(kuò)－共型等。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(fēng)機(jī)、大型風(fēng)洞、試車臺(tái)噪聲。消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合起來而構(gòu)成的。可定性地認(rèn)為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡(jiǎn)單的疊加關(guān)系）。第6頁/共23頁第六頁，共24頁。4）微穿孔板消聲器包括的形式：?jiǎn)螌游⒋┛装?、雙層微穿孔板等。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、有油霧及特別清潔衛(wèi)生的場(chǎng)合。消聲原理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。第7頁/共23頁第七頁，共24頁。5）噴注耗散型消聲器（也稱擴(kuò)散式消聲器）包括的形式：小孔噴注型（如P.194圖9-15）、降壓擴(kuò)容型、多孔擴(kuò)散型（如P.195圖9-16）、引射摻冷型（如P.198圖9-19）。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(jìn)行消除，而是從發(fā)生機(jī)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(shí)，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。第8頁/共23頁第八頁，共24頁。6）噴霧消聲器（如P.197圖9-17）消聲的頻率特性：低頻消聲性能。適用范圍：消除高溫蒸汽排放噪聲。7）電子消聲器（如P.189圖9-11）消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。適用范圍：用于低頻消聲的一種輔助。原理：噴淋水霧改變介質(zhì)的密度，即增加聲阻抗。原理：人為地產(chǎn)生一個(gè)幅值相同而相位相反的聲波，使兩列聲波在一定的空間區(qū)域相互干涉而抵消，達(dá)到降噪目的。第9頁/共23頁第九頁，共24頁。三、消聲器的設(shè)計(jì)程序1）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(xué)環(huán)境條件等）2）噪聲標(biāo)準(zhǔn)的確定（根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)周圍環(huán)境要求及國家相關(guān)聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)）3）消聲量的計(jì)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(zhǎng)度）4）選擇消聲器的類型（根據(jù)噪聲的頻譜，選定消聲器的種類）5）檢驗(yàn)（驗(yàn)算消聲頻率范圍）第10頁/共23頁第十頁，共24頁。第二節(jié)阻性消聲器一、阻性消聲器的聲衰減量其中：L－消聲器氣流通道斷面周長(zhǎng)，mS－消聲器的氣流通道截面積，m2

l－消聲器的有效長(zhǎng)度，mφ(a0)－與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)的消聲系數(shù)H.J.賽賓經(jīng)驗(yàn)公式：降噪量與材料吸聲性能和周長(zhǎng)/截面比有關(guān)。理論計(jì)算公式：第11頁/共23頁第十一頁，共24頁。例1、選用同一種吸聲材料（平均吸聲系數(shù)為0.46）襯貼的消聲管道，管道有效長(zhǎng)度為2m，管道有效截面積1500cm2。當(dāng)截面形狀分別為圓形、正方形和1：5矩形時(shí)，試問哪種截面形狀的聲音衰減量最大？哪種最??？解：由公式：因?yàn)楣艿赖挠行е睆綖椋簞t管道斷面有效周長(zhǎng)為：1）當(dāng)管道為圓形時(shí)第12頁/共23頁第十二頁，共24頁。2）當(dāng)管道截面為正方形時(shí)則管道斷面周長(zhǎng)為：所以，3）當(dāng)管道截面為1：5矩形時(shí)則管道斷面長(zhǎng)和寬分別為：第13頁/共23頁第十三頁，共24頁。則管道斷面周長(zhǎng)為：所以，因此，有：LA3＞LA2

＞LA1即：管道截面為矩形的聲音衰減量最大，截面為圓形管道聲音衰減量最小。第14頁/共23頁第十四頁，共24頁。二、高頻失效頻率（即消聲性能下降的頻率）基于高頻率聲音的方向性強(qiáng)，與管壁的吸聲材料接觸減少。其中：D－消聲通道截面平均邊長(zhǎng)（當(dāng)量直徑），m圓形管道為直徑；矩形管道為邊長(zhǎng)平均值，其他管道取面積的開方值。第15頁/共23頁第十五頁，共24頁。當(dāng)頻率每增加一個(gè)倍頻帶，其消聲量約下降1/3，其經(jīng)驗(yàn)估算公式為：其中：R’－高于失效頻率的某倍頻帶的消聲量；

R－失效頻率處的消聲量（作為參考值）；

N－高于失效頻率的倍頻程頻帶數(shù)。第16頁/共23頁第十六頁，共24頁。三、氣流對(duì)阻性消聲器性能的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）氣流的存在改變了消聲器內(nèi)聲衰減規(guī)律（特別是高速氣流）2）氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種附加噪聲，即氣流再生噪聲A：順流時(shí)（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)折射原理，聲波向管壁彎曲，促進(jìn)消聲降噪；B：逆流時(shí)（氣流與聲傳播方向相反），聲波向管道中心彎曲，導(dǎo)致聲波與吸聲材料接觸機(jī)會(huì)減少，不利于消聲降噪。

氣流經(jīng)過消聲器通道時(shí)，因局部阻力或摩擦阻力而產(chǎn)生湍流，相應(yīng)輻射一些噪聲；氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動(dòng)而輻射噪聲。第17頁/共23頁第十七頁，共24頁。在直通管道消聲器內(nèi)氣流再生噪聲的估算公式為：其中：LA’－氣流再生噪聲

ν－消聲器內(nèi)氣流速度，m/s

一個(gè)消聲器具體應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，氣流究竟對(duì)它的性能影響有多大，需結(jié)合噪聲源強(qiáng)度、氣流速度大小以及消聲器結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行具體分析；

不同的結(jié)構(gòu)，氣流在管道中允許風(fēng)速不同。第18頁/共23頁第十八頁，共24頁。第三節(jié)抗性消聲器一、擴(kuò)張室消聲器（膨脹式消聲器）消聲原理：聲波在管道截面的突然擴(kuò)張（或收縮）造成通道內(nèi)聲阻抗突變，使聲波傳播方向發(fā)生改變，在管道內(nèi)發(fā)生反射、干涉等現(xiàn)象，從而達(dá)到消聲的目的。單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的消聲量計(jì)算：其中：稱為抗性消聲器的擴(kuò)張比。第19頁/共23頁第十九頁，共24頁。二、共振腔消聲器1）消聲原理：該系統(tǒng)是共振吸聲結(jié)構(gòu)，管壁小孔中的空氣類似活塞，具有一定的聲質(zhì)量；密閉空腔類似空氣彈簧，具有一定的彈性，當(dāng)聲波傳到腔口時(shí)，在聲波的作用下，空氣柱產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)與腔口壁的摩擦使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散；同時(shí)由于聲阻抗的突變而使聲波發(fā)生反射和干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致聲能衰減；當(dāng)體系固有頻率與聲波頻率發(fā)生共振時(shí)，消耗的聲能最多，消失量最大。第20頁/共23頁第二十頁，共24頁。

實(shí)際工程中，一般單通道的截面直徑不應(yīng)超過250mm，如果流量較大時(shí)則需要多通道。共振腔最大幾何尺寸應(yīng)小于聲波波長(zhǎng)，孔心距應(yīng)大于孔徑的5倍。第21頁/共23頁第二十一頁，共24頁。本章作業(yè)：P.201，第2，3，5，7題預(yù)習(xí)作業(yè)：第十章

第22頁/共23頁第二十二頁，共24頁。感謝您的觀看。第23頁/共23頁第二十三頁，共24頁。內(nèi)容總結(jié)消聲