第五章 消声器

折板式消声器 实际上是片式消声器的变种。为了提高其高频消声 性能，把直片做成折弯状，这样能增加声波在消 声器内反射次数，即增加吸声层与声波的接触机 会，从而提高消声效果。
蜂窝式消声器
实际上是由许多平行的小直管式消声器并联而成但由于它 是多个通道并联，而且每个通道的尺寸基本相同，即每个 通道消声特性一样，因此蜂窝式消声器的消声量只算其中 的一个小管即可。 蜂窝式消声器对中、高频声波的消声效果好。但其结构 复杂，阻损较大。对每个单元通道最好控制在 300 ×Biblioteka Baidu300 平方毫米以下。
强而形成“声束“状传播，很少或根本不与贴附在管壁 上的吸声材料接触，消声器的消声量明显下降。出现这 一下降的开始频率称为“高频失效频率fn”。 对于小风量粗管道，其消声器可以设计成单管的直管式 消声器；而对风量较大的粗管道，则不能如此设计，否 则，高频消声效果将显著降低。
高频失效频率的经验估算式
有无变化。消声器的空气动力性能用阻力系数或 阻力损失来表示。 阻力系数是指消声器安装前后的全压差与全压之 比，对于确定的消声器，其阻力系数为定值。
阻力系数的测量比较麻烦，一般只在专用设备上
才能测得 。
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。很 显然，一个消声器的阻损大小是与使用条件下的气 流速度大小有密切关系的。消声器的阻损能够通过 实地测量求得，也可以根据公式进行估算。
阻损分两大类，一类是摩擦阻力，另一类是局部阻
力。
摩擦阻损是气流与消声器各壁面之间的摩擦而产 生的阻力损失 ；
非圆形时，按 截面积相等的 原则换算出的 圆形截面直径。
局部阻损 表示气流在消声器的结构突然变化处 （如折弯、扩张或收缩及遇到障碍物）所产生 的阻力损失。
3 ．结构性能 消声器结构性能是指它的外形尺寸、坚固程 度、维护要求、使用寿命等，它也是评价消声器 性能的一项指标。 好的消声器除应有好的声学性能和空气动力 性能之外；还应该具有体积小、重量轻、结构简 单、造型美观、加工方便、同时要坚固耐用、使 用寿命长、维护简单和造价便宜等特点。
第一节 消声器性能评价
声学性能
空气动力性能
结构性能
1.声学性能评价 消声量的大小 消声频带范围的宽窄
可用各频带内的消声量来表征。 传声损失 末端降噪量 插入损失 声衰减
在进行噪声测量时，常用声压级、声强级和声 功率级表示其强弱，用频率或频谱表示其成分， 也可以用人的主观感觉进行量度，如响度级等。 在声音的传播过程中，空气压强相对于大气压 强的压强变化，称为声压，其单位为帕(Pa)。 一般以被测声压与基准声压(一般取2*10-5Pa） 之比的对数来表达，即用声压级来表达声音的 大小。
阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类
似于电阻。因此，人们就把这种消声器称为阻性消声器。
消声的频率特性：
对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。
适用范围：消除风机、燃气轮机进气噪声 （即气体流速不大的情况）。由于吸声材 料易被发动机排出的高温废气所熔化，因 此使用寿命短，且易被积炭、油泥等阻塞 而降低或失去消声作用，故摩托车上很少 采用单一的阻性消声器。
片式消声器
由于把通道分成若干个小通道，每个小通道截面小了，就能提高上 限失效频率；同时，因为增加了吸声材料饰面表面积，则消声量也 会相应增加。 设计片式消声器时，每个小通道的尺寸都相同，这样，其中一个通 道的消声频率特性也就代表了整个消声器的消声特性。 片式消声器， 消声量还可作如下简化，
式中 L为消声器的有效长度，a 为气流通道的宽度（分离的相邻两 片之间的距离）。从上式可以看出，片式消声器的消声量与每个通 道的宽度a 有关， 工程上设计片式消声器时，通道宽度通常取 100-200 毫米 ，片厚 T 在 60-150 毫米 之间选取。
声功率 声功率是声源在单位时间内发射出的总能量，用 W表示，单位为瓦(W)。 一般声功率不能直接测量，而要根据测量的声压 级来换算。 声功率级表示声功率W与参考基准声功率W0 （W0=10 W）的相对关系，记为LW，即
1）传声损失
定义：消声器进口端声功率级与出口端声功率级之 差。
它是从构件的隔声性能的角度，用透射损失来 反映构件的消声量，是消声器本身所具有的特 性，它受声源与环境的影响较小。 实际工程测试中，由于声功率级难以直接测得， 因此通常通过测量消声器前后截面的平均声压 级.
阻性消声器的声衰减量
H.J. 赛宾经验公式：
式中 为混响室法测得的吸声系数，赛宾公式 的特定适用条件为：吸声系数 ，频率 范围 ，管道截面直径 ， 比例为 的矩形管道。 降噪量与材料吸声 性能和周长/截面 比有关。
2.高频失效频率
单通道直管式消声器的通道面积不宜过大，如果太大， 高频声的消声效果将显著降低。这是因为声波的频率越 高，传播的方向性越强，对于给定的气流通道来说，当 频率高到一定的数值时，声波在消声器中由于方向性很
消声的频率特性：宽频带消声性能。 适用范围：消除压力气体排放噪声，如锅炉排气、高炉放气、 化工厂工艺气体放散。
6）喷雾消声器
原 理：喷淋水雾改变介质的密度，即增 加声阻抗。 消声的频率特性：宽频带消声性能。 适用范围：消除高温蒸汽排放噪声。
7）电子消声器
原 理：人为地产生一个幅值相同而相位相反的声波， 使两列声波在一定的空间区域相互干涉而抵消， 达到降噪目的。 消声的频率特性：低频消声性能。 适用范围：用于低频消声的一种辅助。
利用末端声压级之差来表示消声值的方法，不可避免地包 含了反射声的影响，这种测量方法易受环境的影响而产生 较大的误差，因此适合在试验台上对消声器性能进行测量 分析，而现场测量则很少使用。
3）、插入损失 定义：系统中插入消声器前后，在系统外某定点测得 的声压级之差。 测量方法：现场测量
4）、声衰减量
3）阻抗复合式消声器
消声原理：把阻性与抗性两种消声原理通过适当 结构复合起来而构成的。可定性地认为阻性和抗 性在同一频带的消声值的叠加（并非简单的叠加 关系）。 消声的频率特性： 具有低、中、高频消声性能。 适用范围：消除鼓风机、大型风洞、试车台噪声。
4）微穿孔板消声器
消声原理：利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。 包括的形式：单层微穿孔板、双层微穿孔板等。 消声的频率特性：宽频带消声性能。
5）价格费用要求。价格便宜，使用寿命长。
按照消声原理和结构的不同
阻性消声器
抗性消声器
阻抗复合式消声器
微穿孔板消声器 扩散式消声器 有源消声器
1）阻性消声器
消声原理：利用吸声材料消声。
把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式
在管道中排列，就构成了阻性消声器。 当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的 孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波 减弱。
第二节
一、原理
阻性消声器
阻性消声器是一种吸收型消声器，是利用敷设在气流通道 内的多孔吸声材料，吸收声能，降低噪声而起到消声作用 阻性消声器具有良好的中高频消声性能。
把吸声材料固定在气流通过的管道周壁，或按一定方式在 通道中排列起来，就构成阻性消声器。当声波进入消声器 中，会引起阻性消声器内多孔材料中的空气和纤维振动， 由于摩擦阻力和粘滞阻力，使一部分声能转化为热能而散 失掉，就起到消声的作用。阻性消声器应用范围很广，它 对中高频范围的噪声具有较好的消声效果。
声衰减量能够反映出消声器内的消声特性及衰减过程， 能避免环境对测量结果的干扰。
“轴向贯穿法”特别适用于测量大型的、效果好的消 声器。由于这种方法费时、且需要专门的测量传声器， 因此一般在现场测量中很少使用。
2、空气动力性能评价
反映了消声器对气流阻力的大小，也就是：安装
消声器后输气是否通畅，对风量有无影响，风压
汽车 不锈 钢消 声器
枪支用消声器
高压锅炉汽包安全阀消声器：用于发电、化工、冶金、纺织等工业厂矿中 用于各种型号锅炉、汽机排汽；风机；安全门等设备的消声降音。
对一个好的消声器要有五个方面的基本要求： 1）在消声性能上的要求。要求具有较高的消声值和较宽的 消声频率，也就是说要在所需要的消声频率范围有足够大 的消声量； 2）空气动力性能上的要求。消声器对气流的阻力要小，安 装消声器后所增加的阻力损失要控制在实际容许的范围内； 3）机械结构性能上的要求。消声的体积要小，重量要轻， 结构简单，便于加工，安装和维修； 4）外形和装饰上的要求。符合实际安装空间的需要，美观 大方，表面装饰与设备相协调
定义：也是比较常用的一种评价参数，它是声学系统 中任意两点间声功率级之差，反映了声音沿消声器通 道内的衰减特性，以每米衰减的分贝数 (dB) 表示。 实际测量中，可采用“轴向贯穿法”测量，即：将探 管插入消声器内部，沿消声器通道轴向每隔一定的距 离逐点测量声压级，从而得到消声器内声压级与距离 的函数关系，以求得该消声器的总消声量。
单通道直管式阻性消声器
单通道直管式消声器是最基本的阻性消声器，吸声
材料服帖在管道侧壁。特点是结构简单、气流直通、 阻力损失小、适用于流量小的管道消声。
1.阻性消声器的声衰减量
工程中应用较多的公式理论计算公式（由别洛夫公式发 展而来， ）：
式中 ：P 为吸声衬里的通道截面周长； S 为吸声衬里的通道截面面积； L 为吸声衬里的通道长度； φ(a0)为消声系数。
《噪声控制》
第五章 消声器
用于控制空气动力性噪声。 消声器是一种既能允许气流通过，又能有效地阻止或减弱 声能向外传播的装臵。 消声器是消减气流噪声的装臵，把它接在管道中或进、 排气口上，能让气流通过，对噪声具有一定的消减作用。
消声器只能用来降低空气动力设备的进排气口噪声或沿 管道传播的噪声，而不能降低空气动力设备本身所辐射的 噪声。
2）抗性消声器
消声原理：通过管道截面的突变处或旁接共振腔等在 声传播过程中引起阻抗的改变而产生声能的反射、干 涉，从而降低由消声器向外辐射的声能,以达到消声 目的的消声器。
消声的频率特性：
主要适于降低低频及中低频段的噪声。
抗性消声器的最大优点是不需使用多孔吸 声材料,因此在耐高温、抗潮湿、对流速 较大、洁净要求较高的条件均比阻性消声 器好。 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）。
2）末端降噪量
末端降噪量LNR也称末端声压级差，它是指消声器 输入端与输出端的声压级之差。 当严格地按传声损失测量有困难时，如已经安装好 消声器的管道内的测量，可采用这种简便测量方法， 即：测量消声器进口端面的声压级Lp1，与出口端面 的声压级Lp2，以两者之差代表消声器的消声量，消 声量计算公式如下：
适用范围： 适于高温、潮湿有水、有油雾及特别清洁卫生的 场合。 微孔板消声器常用于鼓风机排气、空调系统、燃 气轮机排气、飞机发动机试车室排气、喷气发动 机的进气道、内燃机进排气等。这些消声器的穿 孔直径往往等于或大于1mm，但也按习惯称为微孔 板消声器。
5）扩散式消声器
原理：不是在声音发出后进行消除，而是从发生机理上 使干扰噪声减小。喷注噪声值频率与喷口直径成反比， 如果喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将从低频移向 高频，于是低频噪声被降低，而高频噪声反而升高，如 果孔径小到一定值时，喷注噪声将移到人耳不敏感的频 率范围。
式中 c 为声速； D为消声器通道截面边长，圆形 管道为直径；其他管道取面积的开方值。
当频率高于失效频率以后，每增加一个倍 频带，其消声量约比在失效频率处的消声 量下降 1/3 。
为了在通道截面较大的情况下也能在中高频范围获 得好的消声效果；通常采取在管道中加吸声片或设 计成另外的结构形式。 如果通道管径小于 300 毫米 ，可设计成单通道的 直管式； 如果通道管径大于 300 毫米 而小于 500 毫米 时， 可在通道中间设臵几片吸声层或一个吸声圆柱； 如果通道尺寸大于 500 毫米 ，就要设计成弯头式、 蜂窝式、片式、折板式、声流式和迷宫式等结构。