第九章消声器.ppt

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1、第六章 消 声 器,第一节 消声器的性能评价 第二节 消声器的分类及消声机理 第三节 消声器的测量技术 第四节 消声器的设计,第一节 消声器的性能评价,消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。 消声器是安装在空气动力设备（如鼓风机、空压机）气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。,消声器的性能主要从以下三个方面来评价。,消声性能，即消声器的消声量和频谱特性 空气动力性能，即阻损或阻力系数 结构性能，具有同样的消声性能和空气动力性能的消声器,第二节 消声器的分类及消声机理,消声器的种类很多，但究其消声机理，可以把它们分为6种主要类型，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式

2、消声器、微穿孔板消声器以及小孔消声器和有源消声器。,一、阻性消声器,阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。 阻性消声器能在较宽的中高频范围内消声，特别是对于刺耳璄高频声有较好的消声效果 。 阻性消声器的消声量与消声器的形式、长度、通道横截面积有关，同时与吸声材料的种类、密度、和厚度等因素也有关 。,阻性消声器的消声量L可按下面的基本公式计算 （6-1） 式中 L消声量，单位为dB； 消声系数，一般可取表6-1的值； l消声器的有效部分长度，单位为m； P消声器的通道断面周长，单位为m； S消声器的通道有效横截面积，单位为m2。,阻性消声器一般有：,（一）管式消声器 （二）片式消声器 （

3、三）蜂窝式消声器 （四）折板式消声器 （五）迷宫式消声器 （六）声流式消声器,二、抗性消声器,抗性消声器与阻性消声器的消声机理是完全不同的 。 没有敷吸声材料，因而不能直接吸收声能。 适用于消除中、低频噪声，主要有扩张室式和共振式两种类型 。,（一）扩张室式消声器,扩张室式消声器也称膨胀式消声器，是利用管道横截面的扩张和收缩引起的声反射和干涉来进行消声的。 单节扩张室式消声器是由连管和扩张室组成的。 频率特性是由室长决定。,它的消声量L（单位为dB）为 L （6-9） 式中 l扩张室的长度，单位为m； m，m1，m2扩张比，m=S2/S1，m1=S/S1，m2=S/S2； k波数，k 。 通常

4、把扩张室式消声器的出口和入口管径设计为同样尺寸，即m=m1=m2，此时公式6-9就变成 L （6-10）,（二）共振式消声器,最简单的共振式消声器是单腔共振式消声器。 消声原理和穿孔板共振结构的相似。,固有频率f0（单位Hz）为 （6-11） 式中 c声速，取c=340m/s； V空腔体积，单位为m3； G传导率，单位为m t穿孔板厚度，单位为m d孔径，单位为m； n孔数； S一个孔的截面积，单位为m2。,共振式消声器的消声量一般可用下式估算 （6-12） 式中 S气流通道的截面积，单位为m2； V空腔体积，单位为m3； G传导率，单位为m； f声波频率，单位为Hz； 共振式消声器气流通道的

5、截面积，主要根据空气动力性能的要求选定。在一般情况下，对于单通道，直径应小于250mm。当气流流量加大需用多通道时，每个通道的宽度可取100200mm。,另外，共振式消声器必须满足以下几个条件： 共振腔的长、宽、高（或深度）尺寸，都要小于共振频率的1/3波长。 穿孔段长度不应大于共振频率的十二分之一波长，而且穿孔要尽量集中在共振腔的中部，呈均匀分布。 共振式消声器适用于消除噪声中特别强烈的低中频峰值频率成分。,（三）阻抗复合式消声器,阻性消声器在中高频范围内有较好的消声效果，而抗性消声器可以有效地消除低中频噪声。若取这两种消声器结构的优点，就能够获得在较宽的频率范围内令人满意的消声效果。把阻性

6、结构和抗性结构按照一定的方式组合起来，就够成了阻抗复合式消声器。 常用的阻抗复合式消声器有阻扩复合式、阻共复合式、阻共扩复合式等。根据阻性和抗性两种消声原理，可以组合出各式各样的阻抗复合式消声器。,阻抗复合式消声器由既有吸声材料，又有共振腔扩张室等的声学滤波元件组成，消声原理定性地可以认为是阻性和抗性各自消声原理的结合。但是由于声波的波长比较长，因此当消声器以阻和抗的形式复合在一起时,就会出现声的耦合作用，互相产生影响，因此不能看作是简单的叠加关系。图6-12给出几种阻抗复合式消声器.,阻抗复合式消声器具有宽频带、高吸收的消声效果，主要用于消除各种风机和空压机的噪声。但由于阻性段有吸声材料，因

7、此阻抗复合式消声器一般不适用在高温和含尘等环境中使用 。,四、微穿孔板消声器,微穿孔板消声器是阻抗复合式消声器的一种特殊形式，微穿孔板吸声结构本身就是一个既有阻性又有抗性的吸声元件，把它们进行适当的组合和排列，就构成了微穿孔板消声器。,微穿孔板消声器的特性,一般由纯金属薄板制作 适用于需要非常清洁的高级空调设备 微穿孔板的穿孔率很低 ，孔细而密 ，表面光洁，摩擦系数小 微穿孔板消声器产生的气流再生噪声小，在高速气流下，它比阻性消声器的消声效果明显要好,五、小孔消声器,小孔消声器是一根直径与排气管直径相等、末端封闭的管子，管壁上钻有很多小孔 ，见图6-14。 消声原理是以喷气噪声的频谱为依据的，

8、图6-15给出的几种不同喷孔孔径D的喷气噪声的频谱特性。 小孔消声器是降低气体排放时产生的噪声的一种消声器，它有体积小、重量轻和消声能力大的特点，主要用来控制空气压缩机及火力发电厂的锅炉排气、钢铁企业的高炉放风、化工厂的气体放散等的噪声。,六、有源消声器,有源消声器（也称电子消声器）的基本原理是在原来的噪声场中，利用电子设备再产生一个与原来的声压大小相等、相位相反的声波，即反噪声，使其在一定范围内与原来的声场相抵消。,由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成 （见图6-16）。 有源消声器除了在较小的范围内用于降低低频噪声（如机床旁边工人耳边、飞机座舱驾驶员头部附近等），或在较大范

9、围内用于降低简单稳定的声源（如大变压器站、大加压站等）的噪声外，并未得到普遍使用。把有源消声器广泛地应用于工业噪声控制，还有很多问题尚未解决，但随着现代化科学技术的发展，它的应用前途必然是十分广阔的。,第三节 消声器的测量技术,对消声器的性能除了从理论上进行估算以外，一般还需要根据实际测量来定。图6-18是一种消声器实验装置的示意图。利用该实验装置，可以测定消声器的静态插入损失、气流再生噪声和阻力系数（阻力损失）等。,一、消声器静态插入损失测量,用白噪声信号发生器在室内发声，声波经过管道向混响室传播，在混响室内测量安装消声器前后的各个频率或倍频的声功率级，将结果相减所得之差值即为该消声器的静态

10、声功率级插入损失 。,对于阻性消声器，其动态插入损失和静态插入损失之间有如下关系 （6-15） 式中 动态插入损失，单位dB; 静态插入损失，单位dB; Ma ,马赫数； V气流速度，单位为m/s; C声速，单位为m/s。,二、气流再生噪声测量,气流再生噪声是气流受局部阻力或摩擦阻力产生湍流而产生的噪声，以及气流激发消声器构件振动而辐射出来的噪声 气流再生噪声的大小取决于气流速度和消声器的结构,气流再生噪声对消声器消声性能的影响,设消声器入口噪声级为L入，出口噪声级为L出，再生噪声级为L再，出口环境噪声级为L环，则 （1）当L出-L再10dB时，再生噪声对消声器的消声性能无影响，此时测得的消声

11、量L=L入-L出，是该消声器的实际消声量。,（2）当 时，再生噪声对消声器的消声性能有一定程度的影响。但进行修正后可得到实际消声量的近似值， L出L再时 L=L入-L出-L增值， L出L再时 L=L入-L再-L增值；,（3） 当L再-L出10dB以上时，再生噪声对消声器的消声性能有很大影响，消声器的消声量仅为L入-L再。此时，由于再生噪声的影响，消声器的长度不论怎样加长，起出口端的声级也不会降低，消声作用得不到充分的发挥。 （4） 无论何种情况，在消声器出口端测得的噪声值都应大于L环10dB以上，否则，由于环境噪声的干扰，将测不到准确的消声量，消声量的效果再好也显示不出来。,三、消声器的阻损测

12、量,以风机为声源，输出具有一定流速的气流 ，分别测量消声器入口端和出口端的全压，其差值即为消声器在这种风速下的阻力损失,若在不同风速下测出消声器的动压和阻力损失，则可按下式算出该消声器的平均阻力系数 ， （6-16） 式中 消声器入口和出口断面上的平均全压差； 测点断面上的平均压差。,第四节 消声器的设计,安装消声器是控制气流噪声通过管道向外传播的重要措施。凡空气动力机械设备（如鼓风机、通风机、压缩机、气轮机、内燃机以及各种排气放空装置等）辐射噪声超过国家有关标准规定，都应设计安装与其相适应的消声器。,一、设计原则,（1）根据噪声源所需要的消声量（A声级和倍频程声级）、空气动力性能要求以及空气

13、动力设备管道中的防潮、耐油、防火、耐高温等要求，选择消声器的类型。,1）对以低、中频为主的噪声源（如离心通风机等），可以采用阻性或阻抗复合式消声器； 2）对宽带噪声源（如高速旋转的鼓风机、内燃机等），可以采用阻抗复合式消声器或微穿孔板消声器； 3）对脉动性低频噪声源（如空压机、内燃机等），可以采用抗性消声器或微穿孔板消声器； 4）对高压、高速排气放空噪声，可以采用小孔消声器或消声坑道等； 5）对潮湿、高温、油雾、有火焰的空气动力机械设备，可以采用抗性消声器或微穿孔板消声器。,（2）根据噪声源空气动力性能的要求，考虑消声器的空气动力性能，把消声器的阻力损失控制在能使该机械设备正常工作的许可范围之

14、内。 （3）设计消声器时，应该考虑消声器可能产生的气流再生噪声的影响，使消声器的气流再生噪声级低于该环境允许的噪声级。 （4）为了降低消声器的阻力损失和气流再生噪声，保证消声器的正常使用，必须降低消声器和管道中的气流速度。 另外，消声器的设计还应考虑到隔声以及坚固耐用，并使其体积大小与空气动力机械设备相匹配。,二、设计方法,设计消声器时，必须首先查找、估算及测量需要作消声处理的空气动力机械设备的噪声数据（如A声级和倍频带声压级等），并确定辐射噪声的部位和传播噪声的主要途径，从而选择消声器安装的最佳位置。 然后再根据国家有关标准的具体要求，确定允许噪声的标准数值，计算消声器所需要的消声量。 最后根据所需要的消声量、空气动力性能以及其他要求，确定消声器的类型，设计出符合要求的消声器。,表6-5 消声器的设计计算表,