離心風(fēng)機(jī)消聲器設(shè)計(jì)

離心風(fēng)機(jī)消聲器設(shè)計(jì)當(dāng)前第1頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)主要內(nèi)容

1消聲器性能評(píng)價(jià)2消聲器的分類和消聲機(jī)理3阻性消聲器4抗性消聲器5其他消聲器6消聲設(shè)計(jì)7案例分析當(dāng)前第2頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1消聲器性能評(píng)價(jià)安裝在管道中或進(jìn)、排氣口上的消聲器，能讓氣流通過，對(duì)噪聲具有一定的消減作用，其性能主要包括：聲學(xué)性能、空氣動(dòng)力性能、結(jié)構(gòu)性能具體來講，對(duì)一個(gè)好的消聲器要有五方面的基本要求：1）聲學(xué)性能要求。具有高的消聲值和寬的消聲頻率，即在所需要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量；2）空氣動(dòng)力性能要求。消聲器的氣流阻力小，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)；3）機(jī)械結(jié)構(gòu)性能要求。體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，安裝和維修；4）外形和裝飾的要求。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)。當(dāng)前第3頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.1聲學(xué)性能評(píng)價(jià)消聲器聲學(xué)性能評(píng)價(jià)量有插入損失(IL)、傳聲損失(TL)、減噪量(LNR)、衰減量(LA)。1.插入損失(IL)

系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外某點(diǎn)測(cè)得的聲功率級(jí)之差。在聲場(chǎng)分布情況近似保持不變時(shí)，也可用指定測(cè)點(diǎn)上聲壓級(jí)差代替。插入損失適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。它反映了聲源、消聲器及其末端聲學(xué)特性的綜合效果，不單純代表消聲器的效果。當(dāng)前第4頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.1聲學(xué)性能評(píng)價(jià)2.傳聲損失(TL)

消聲器進(jìn)口端聲功率級(jí)與出口端聲功率級(jí)之差。由于聲功率不宜直接測(cè)量，一般通過聲壓求得。傳聲損失僅反映消聲器本身的特性，不受聲源、管道及出口端的影響。當(dāng)前第5頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.1聲學(xué)性能評(píng)價(jià)3.減噪量(LNR)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)

消聲器內(nèi)部?jī)牲c(diǎn)之間的聲壓級(jí)之差。通常用消聲器單位長(zhǎng)度上的衰減量來表征，dB/m。當(dāng)前第6頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.2空氣動(dòng)力性能消聲器的空氣動(dòng)力性能是指消聲器對(duì)氣流阻力的大小。通常用阻力系數(shù)或阻力損失來表示，包括摩擦阻力損失和局部阻力損失兩部分。阻力系數(shù)：消聲器安裝前后的全壓差與全壓之比。阻力損失：出口端流體靜壓比進(jìn)口端降低的數(shù)值。摩擦阻損:是由于氣流與消聲器各壁面之間的摩擦而產(chǎn)生的阻力損失。局部阻損:是指氣流通過在消聲器截面突變處產(chǎn)生的阻力損失。如擴(kuò)展、收縮、轉(zhuǎn)彎等。當(dāng)前第7頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.3結(jié)構(gòu)性能消聲器結(jié)構(gòu)性能是指它的外形尺寸、堅(jiān)固程度、維護(hù)要求、使用壽命等，它也是評(píng)價(jià)消聲器性能的一項(xiàng)指標(biāo)。

好的消聲器除應(yīng)有好的聲學(xué)性能和空氣動(dòng)力性能之外；還應(yīng)該具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造型美觀、加工方便、同時(shí)要堅(jiān)固耐用、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單和造價(jià)便宜等特點(diǎn)。評(píng)價(jià)消聲器的上述三個(gè)方面的性能，既互相聯(lián)系又互相制約。從消聲器的消聲性能考慮，當(dāng)然在所需頻率范圍內(nèi)的消聲量越大越好；但是同時(shí)必須考慮空氣動(dòng)力性能的要求。例如，汽車上的排氣消聲器如果阻損過大，會(huì)使功率損失增加，甚至影響車輛行駛。在兼顧消聲器聲學(xué)性能和空氣動(dòng)力性能的同時(shí)，還必須考慮結(jié)構(gòu)性能的要求，不但要耐用，還應(yīng)避免體積過大、安裝困難等情況。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)這三方面的性能要求，應(yīng)根據(jù)具體情況做具體分析，并有所側(cè)重。

當(dāng)前第8頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2消聲器的分類和消聲機(jī)理消聲器類型很多，按其降噪原理主要有如下幾種類型：2.1阻性消聲器2.2抗性消聲器2.3復(fù)合式消聲器2.4微穿孔消聲器2.5噴注型消聲器當(dāng)前第9頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2消聲器的分類和消聲機(jī)理消聲器阻性消聲器抗性消聲器阻抗復(fù)合式消聲器微穿孔板消聲器擴(kuò)散性消聲器

擴(kuò)張室消聲器共振腔消聲器干涉式消聲器無源消聲器有源消聲器小孔消聲器多孔擴(kuò)散消聲器節(jié)流減壓消聲器當(dāng)前第10頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2消聲器的分類和消聲機(jī)理當(dāng)前第11頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2.1阻性消聲器消聲原理：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。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）。當(dāng)前第12頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2.2抗性消聲器消聲原理：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。包括的形式：擴(kuò)張室式、共振腔式、干涉型。消聲的頻率特性：具有中、低頻消聲性能。適用范圍：消除空壓機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽車排氣噪聲（氣體流速較高氣速的情況）當(dāng)前第13頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2.3阻抗復(fù)合式消聲器消聲原理：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）。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。當(dāng)前第14頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2.4微穿孔板消聲器消聲原理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。包括的形式：?jiǎn)螌游⒋┛装?、雙層微穿孔板等。消聲的頻率特性：具有低、中、高頻的寬帶消聲性能。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。當(dāng)前第15頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)2.5小孔噴注消聲器消聲原理：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(頻移)，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。包括的形式：小孔噴注型、降壓擴(kuò)容型、多孔擴(kuò)散型、引射摻冷型等。消聲的頻率特性：具有低、中、高頻的寬帶消聲性能。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。當(dāng)前第16頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3阻性消聲器3.1阻性消聲器的聲衰減量理論計(jì)算公式：其中：F－消聲器氣流通道斷面周長(zhǎng)，m；

S－消聲器的氣流通道截面積，m2；

l－消聲器的有效長(zhǎng)度，m；

Ψ(α0)－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)。當(dāng)前第17頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.1阻性消聲器的聲衰減量例：

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？哪種最小？解：1)當(dāng)管道為圓形時(shí)，因?yàn)楣艿赖挠行е睆綖椋航孛嬷荛L(zhǎng)為:聲衰減為：當(dāng)前第18頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.1阻性消聲器的聲衰減量2)當(dāng)管道為正方形時(shí)，管道的截面周長(zhǎng)為：聲衰減為：3)當(dāng)管道為1:5矩形，管道的截面長(zhǎng)、寬分別為：管道的截面周長(zhǎng)為：聲衰減為：因此，有：ΔL3＞ΔL2

＞ΔL1。即：管道截面面積一定時(shí)，截面為矩形管道的聲衰減量最大，截面為圓形管道的聲衰減量最小。當(dāng)前第19頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.2阻性消聲器的高頻失效頻率在單通道直管消聲器中，高頻聲隨著通道面積的增大消聲效果顯著下降。由于頻率超過一定的數(shù)值，不符合平面波傳播規(guī)律，窄束傳播的聲波不與吸聲材料接觸，消聲效果下降。當(dāng)聲波波長(zhǎng)小于通道截面尺寸一半時(shí)，消聲效果下降，將這一頻率稱為高頻失效頻率。其經(jīng)驗(yàn)公式：式中：c－聲速ms-1；－消聲器通道截面當(dāng)量邊長(zhǎng)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)。若f>fc,每增加一個(gè)倍頻程，消聲量下降1/3，其估算公式：n高于fc的倍頻程帶數(shù)。將大風(fēng)量粗管道應(yīng)設(shè)計(jì)成多通道。當(dāng)前第20頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.3氣流速度對(duì)阻性消聲器的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1)氣流的存在引起了消聲器內(nèi)聲傳播和聲衰減規(guī)律變化。

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減少，不利于消聲降噪。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。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。當(dāng)前第21頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.3氣流速度對(duì)阻性消聲器的影響氣流速度越高，氣流再生噪聲越大。在直通管道消聲器內(nèi)氣流再生噪聲的估算公式為：氣流再生噪聲通常是低頻噪聲，隨著平的增高聲級(jí)逐漸下降。氣流再生噪聲的倍頻程聲壓級(jí)公式為：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。當(dāng)前第22頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)3.4常用阻性消聲器的類型1.直管式2.片式3.蜂窩式4.折板式5.聲流式6.室式7.迷宮式8.盤式9.彎頭式當(dāng)前第23頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)4抗性消聲器

抗性消聲器具有不需要使用多孔吸聲材料耐高溫、抗潮流速較大，潔凈對(duì)低頻、窄帶噪聲有較好的效果。

常用抗性消聲器的類型

1.擴(kuò)張室式消聲器

2.共振式消聲器

3.干涉式消聲器當(dāng)前第24頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.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。2.消聲量計(jì)算：(單節(jié))其中m=S2/S1=S2/S3稱為消聲器擴(kuò)張比，l2為擴(kuò)張室長(zhǎng)度。3.頻率特性：當(dāng)當(dāng)4.1擴(kuò)張室消聲器（膨脹式消聲器）當(dāng)前第25頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)4.改善消聲特性的方法：?jiǎn)喂?jié)擴(kuò)張室的主要缺點(diǎn)在kl=nπ處傳聲損失為零，即存在很多通過頻率。解決的方法有多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián)：每節(jié)的通過頻率不同，提高消聲量。插入內(nèi)接管：擴(kuò)張室兩端個(gè)插入l/2和l/4的管分別消除n為奇數(shù)和偶數(shù)的通過頻率。4.1擴(kuò)張室消聲器（膨脹式消聲器）5.上下限截止頻率：擴(kuò)張室截面增大同樣存在高頻聲波窄束傳播失效，因此有上線頻率：對(duì)于低于某一頻率的聲波也將失去消聲作用，存在下限頻率：當(dāng)前第26頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.消聲原理：利用共振吸聲原理，在聲波的作用下，管壁空氣柱產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)，氣柱與腔口壁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)系統(tǒng)固有頻率與聲波頻率發(fā)生共振時(shí)，消耗聲能最多，消聲量最大。2.消聲量的計(jì)算：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)系統(tǒng)固有頻率與聲波頻率發(fā)生共振時(shí)，消耗聲能最多，消聲量最大。3.共振頻率：某一頻帶內(nèi)的消聲量：倍頻程

1/3倍頻程4.2共振式消聲器當(dāng)前第27頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)4.改善消聲性能的方法：選定較大的K值；增加聲阻；多節(jié)共振腔串聯(lián)。5.上限截止頻率：4.2共振式消聲器當(dāng)前第28頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)1.消聲原理：借助于相干聲波相互抵消作用，來達(dá)到消聲目的。2.分類：無源(被動(dòng)式)消聲器和有源(主動(dòng)式)消聲器兩類。3.特點(diǎn)：具有顯著的頻率選擇性。4.3干涉式消聲器當(dāng)前第29頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)5其他形式的消聲器5.1阻抗復(fù)合式消聲器當(dāng)前第30頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)5.2微穿孔板消聲器當(dāng)前第31頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)5.3擴(kuò)散消聲器當(dāng)前第32頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)6消聲器設(shè)計(jì)6.1消聲器設(shè)計(jì)原則1.根據(jù)噪聲源所需的噪聲量、空氣動(dòng)力性能要求以及空氣動(dòng)力設(shè)備管道中的防潮、耐蝕、防火、耐高溫等要求，選擇消聲器的類型。2.根據(jù)聲源空氣動(dòng)力性能的要求，考慮消聲器的空氣動(dòng)力性能，是消聲器的阻力損失控制在機(jī)械設(shè)備正常的工作范圍內(nèi)；3.設(shè)計(jì)消聲器時(shí)，考慮到氣流再生噪聲的影響，是氣流再生噪聲小于環(huán)境允許的噪聲級(jí)；4.注意消聲器和管道中的氣流速度；5.還應(yīng)考慮到隔聲及堅(jiān)固耐用、體積大小與空氣機(jī)械設(shè)備匹配問題。噪聲源具體采取措施低、中頻為主（離心式通風(fēng)機(jī)）阻性或阻抗復(fù)合式消聲器帶寬噪聲源（高速旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)）阻抗復(fù)合式消聲器或微穿孔板消聲器脈動(dòng)性低頻噪聲源（空氣內(nèi)燃機(jī)）抗性消聲器或微穿孔板消聲器高壓、高速排氣放空噪聲（排氣噪聲）小孔消聲器潮濕高溫、油霧，有火焰空氣動(dòng)力設(shè)備抗性消聲器或微穿孔板消聲器當(dāng)前第33頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)6.2消聲器設(shè)計(jì)程序噪聲源現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及特性分析驗(yàn)算其消聲效果（上下截止頻率的檢驗(yàn)、消聲器的壓力損失、實(shí)際消聲效果）了解環(huán)境特點(diǎn)，選定噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所需消聲量設(shè)計(jì)合適的消聲器確定受聲點(diǎn)允許的噪聲級(jí)和各頻帶聲壓級(jí)噪聲源使用條件設(shè)備的空氣動(dòng)力特性當(dāng)前第34頁\共有38頁\編于星期一\8點(diǎn)總結(jié)01阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道