第七章 消声技术

Lw1
Lw2
如进出口端截面相同，传声损失即为进出口端
声压级之差。
各频带的传声损失由下式计算：
LR
Lpi
Lp
k
ki 10 lg
si sτ
7.1.1 消声器声学性能评价
3、减噪量LNR ： ➢ 消声器进口端面测得的平均声压级与出口端测得
的平均声压级之差。
4、衰减量：
LNR Lp1 Lp2
➢ 消声器内部两点间的声压级的差值称为衰减量， 主要用来描述消声器内声传播的特征，通常以消 声器单位长度的衰减量（dB/m）来表征。
阻性消声器性能的影响因素
当频率每增加一个倍频带，其消声量约下降1/3， 其经验估算公式为：
L' 3 n L 3
其中：△L’－高于失效频率的某倍频带的消声量； △L －失效频率处的消声量（作为参考值）； n－高于失效频率的倍频程频带数。
阻性消声器性能的影响因素
2、结构的影响 阻性消声器结构设计时，在高频失效频率附近采取 下述办法可显著提高高频消声效果。
微穿孔板消声器
小结
2. 共振式消声器
利用共振吸声原理进行吸声。
2. 共振式消声器
a.消声量的计算： 对频率为f 的声波的消声量为：
TL
10
lg
1
f
K2 fr fr
f
2
2. 共振式消声器
fr
c
2
GV
G S0 d 2
t 0.8d 4(t 0.8d)
消声的频率特性：具有良好的中、高频消声性 能。
适用范围：消除风机、燃气轮机进、排气噪声 （即气体流速不大的情况）。
常用阻性消声器的类型
阻性消声器的消声量计算
理论计算公式：
L
0
L S
l
其中：L－消声器气流通道断面周长，m S－消声器的气流通道截面积，m2 l－消声器的有效长度，m φ(a0)－与材料的吸声系数有关的消声系数
通过频率：
f m in
n
C 2L
1. 扩张室式消声器
1. 扩张室式消声器
b.改善消声频率特性的方法： 单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多通过
频率，在通过频率处的消声量为零。 解决的方法通常有两种： 一是在扩张室内插入内接管； 二是将多节扩张室串联。
在扩张室内插入内接管
➢ 当插入管长度为l/2时，可消除fmin=nc/2l中n为奇数的通过频 率。
所以
L3
1.03 0.461.4
2.078 0.15
2
9.6dB
因此，有：△L3＞△L2 ＞ △L1
即：管道截面为矩形的声音衰减量最大，截面为圆 形管道声音衰减量最小。
片式消声器
消声衰减量 与单通道直管式消声器计算公式相似 结构：相当于多个单通道直管式消声器组成 当片式消声器每个通道的构造尺寸相同时，只要计
阻性消声器的设计
确定消声量
根据相关标准，结合设备特点和周围环境条件，合理确定实际 所需的消声量，分析噪声源的频谱特性。
选定消声器的结构形式
根据气流通道截面的当量直径： •≤300mm，单通道直式消声器 •300mm～500mm，加设吸声层或吸声芯 >500mm片式、蜂窝式或其它形式
合理选择吸声材料和护面结构
➢优点： 空气动力性能好，适用于要求阻损小的设备； 气流再生噪声低，可以允许有较高的气流速度； 不使用阻性吸声材料，没有纤维、粉尘的泄露，可用于 卫生条件要求苛刻的医药、食品等行业； 穿孔板可用普通金属板制成，也可以用不锈钢、铝板、 PC板等制成，具有耐高温、耐腐蚀、耐潮湿、防火等特 点。 其结构形式类似于阻性消声器，不同之处在于用穿孔板 吸声结构代替了阻性吸声材料。
lg
1
1 4
(m
1 m
)2
sin
2
kl
m S2 / S1, 称为抗性消声器扩张比。
l：扩张室的长度
k：波数，k 2 2f C
1. 扩张室式消声器
a.消声量的计算：
当kl 2n 1 / 2时，
即l (2n 1) / 4(n 0,1,2....)时，sin kl 1
L
10
lg
1
1 4
(m
1 m
)
2
扩张室消声器的消声量大小取决于扩张比m，通常m>>1，
当m>5时，
TLmax
20 lg
m 2
20 lg m 6
最大消声量时对应的频率：
f
m
ax
2n
1
C 4L
赫
1. 扩张室式消声器
当kl n时， 即l n / 2(n 0,1,2....)时，
sin kl 0
消声器的传声损失： TL 0
➢ 小风量的细管道，可以选用直管式，但对于较大风 量的粗管道就必须采用多通道式。
➢ 消声器通道中加装消声片，或把消声器设计成片式、 折板式、蜂窝式或弯头式等，可提高中高频消声效 果。
阻性消声器性能的影响因素
3、气流的影响 气流经过消声器时因局部阻力和磨擦阻力形成湍流产生的
噪声 高速气流激发消声器构件振动而辐射的噪声 倍频带气流再生噪声的声压级
L 4 0.15 1.549 m
所以
L2
1.03 0.461.4
1.549 0.15
2
7.2dB
3）当管道截面为1：5矩形时 则管道断面长和宽分别为：5 0.15 0.866 m
5
0.15 0.173 m 5
则管道断面周长为：
L 2 (0.173 0.866) 2.078m
常用的护面结构有玻璃布、穿孔板或铁 丝网。
确定消声器的长度
由噪声源的强度和降噪现场要求来确定，并考虑 所允许的安装空间尺寸，一般为1 ～3m。
验算消声效果 根据“高频失效”和气流再生噪声的影响验算消声效果。
不同流速条件下的护面结构
7.2 抗性消声器
➢ 原理：利用声抗大小消声。它不使用吸声材料， 仅依靠管道截面的突变或旁接共振腔等在声传播 过程中引起阻抗的改变，而产生反射、干涉现象， 从而降低由消声器向外辐射的声能，达到消声的 目的。
为了减小阻力损失，折角一般小于20°。 适用于高压风机或鼓风机的消声。
声流式消声器
结构：将折板式的折角变为平滑弧形板。 特点：可使气流通过流畅，阻力减小，达到高
消声、低阻损的要求，阻力系数介于片式和折 板式消声器之间，适用于大断面流通管道。 缺点：结构复杂，加工难度大，造价较高。
蜂窝式消声器
结构：若干个小型直管式消声器并联而成。 原理：小型管道的周长与截面积之比值L/S比直管式和
片式大，所以消声量较高。 特点：小管的尺寸很小，使高频失效频率大大提高，
改善了高频消声特性。 计算：一个小型直管消声器的消声量就可以表示整个
消声器的消声量。 由于构造复杂，阻力较大，通常用于风量较大的低流
H.J. 赛宾经验公式：
L 1.03 1.4 L l S
例1、选用同一种吸声材料（平均吸声系数为0.46）衬贴的 消声管道，管道有效长度为2m，管道有效截面积1500cm2。 当截面形状分别为圆形、正方形和1：5矩形时，试问哪种 截面形状的声音衰减量最大？哪种最小？
解： 1）当管道为圆形时
7.1.1 消声器声学性能评价
插入损失 减噪量
传声损失 衰减量
不只是消声器 本身性能
消声器本身性能
7.1.2 空气动力性能
1.阻力系数： 消声器安装前后的全压差与全压之比。
2.阻力损失： 气流通过消声器时，出口端流体全压比
进口端降低的数值。
2.阻力损失：
a.局部阻力损失简称阻损，是指气流通过消声器时，在 消声器出口端的流体静压比进口端降低的数值。
改善消声性能的方法
改善消声性能的方法
改善消声性能的方法
改善消声性能的方法
抗性消声器的设计
抗性消声器的设计
抗性消声器的设计
设计实例
抗性消声器的设计
抗性消声器的设计
抗性消声器的设计
抗性消声器的设计
阻抗复合式消声器
阻抗复合式消声器
阻抗复合式消声器
微穿孔板消声器
微穿孔板消声器
速场合。
弯头式消声器
结构：在弯管壁面衬贴吸声材料，其形式有圆管弯头、 矩形性弯头、圆弧形弯头和直角形弯头。
原理：弯头式消声器能改变管道内气流的方向。 特征参数： ➢ 弯头上衬贴吸声材料的长度，一般相当于管道截面尺寸的2-4倍。
➢ 弯头的插入损失大致与弯折角度成正比，如30°弯头的插入损失仅 为90°弯头的1/3。
➢ 特点：选择性强， 适用于低中频窄带噪声的控制。
➢ 基本类型：扩张室消声器和共振腔消声器。
➢ 适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声 （较高气速的情况）。
1. 扩张室消声器（膨胀室消声器）
利用管道横断面的扩张和收缩引起的反射和干涉现 象进行消声。
1. 扩张室消声器
a.消声量的计算：
L
10
➢ 对于无规则入射，180°弯头的减噪能的影响因素
1、高频失效频率（即消声性能下降的频率）
基于高频率声音的方向性强，与管壁的吸声材料接
触减少。
fm
1.85
c D
其中：D－消声通道截面平均边长（当量直 径），m
圆形管道为直径；矩形管道为边长平均 值，其他管道取面积的开方值。
算单个通道的消声量。 特点：中、高频消声效果好，阻力系数较小。 通常取消声片厚度为50-350mm，片间距离（通道宽
度）取100-250mm。
折板式消声器
结构：将片式消声器中的直板改为折板，是片 式消声器的变形。
原理：将直通道改为曲折通道，给定直线长度 情形下，可增加声波在管道内的反射次数，即 增加声波与吸声材料的接触机会，改善消声性 能。提高消声量。