第7章-消声技术-1-11.30-阻性消声器

适于在现场测量中用来评价安装消声器前后的综合效果。
1.2 消声器的空气动力性能
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。 消声器的阻力损失由两部分组成：
局部阻力
沿程摩擦阻力
2. 消声器的种类和设计
阻性消声器 扩张室消声器 按 消 声 机 理 和 结 构 消 声 器 分 为 抗性消声器 共振腔消声器 干涉式消声器 阻抗复合式消声器
2.2.3 干涉式消声器
2.2.1 扩张室消声器
扩张室式消声器：利用管道截面的扩张（或收缩）
引起某些频率的声波反射，从而达到消声目的。 结构类型：单节扩张室式消声器、多节扩张室式消 声器
扩张室
连接管
连接管
单节扩张室式消声器
一般串联2~4节，否则气流阻力太大
多节扩张室式消声器
单节扩张室消声器的消声量
②当管道为正方形时：
周长：L 4 0.15 1.549m
L正 1.03 0.46 1.4 1.549 2 7.2dB 0.15
③当管道截面为1：5矩形时：
0.15 矩形宽：a 0.173m 5
矩形长：b 5 0.15 0.866m 5
周长：L 2 (0.173 0.866) 2.078m
③扩张室直径：
2 S2 D2 由扩张比： m 2 S1 D1
2 2 得：扩张管直径 D2 mD 1 2 即：D2 m D 1
扩张室 连接管a 连接管b
④ 验算截止频率：
c f 上 1.22 D2
768Hz
2c S1 f下 2 Vl1
13Hz
S1

4
D12
V ( S 2 S1 ) l
2 1 1 TL 10 lg 1 m m 4
增大扩张比m, 消声量增大。 一般扩张比m>5
图7-6 单节扩张室消声器的消声量
扩张室消声器的截止频率：（P169）
① 上限截止频率
f上
c 1.22 D
D-扩张室截面当量直径， 圆管即直径
扩张室的截面积越大，消声上限截止频率越低，即有效消
• 求消声量
①当管道为圆形时：
直径：D S
4

1500 43.71cm 0.437m 3.14 4
周长： L D 3.14 0.437 1.372 m
根据消声量公式 L 1.03
L圆 1.03 0.46
1.4

1.4
L l S
1.372 2 6.4dB 0.15
、重量轻，便于制作安装和维修。
1.1 消声器声学性能评价
（1）传声损失LR
（2）衰减量 （3）插入损失LIL
（1）传声损失TL： 消声器进口端声功率级与出口端声功率级之差。
w1 TL 10 lg w Lw1 Lw2 2
传声损失反映消声器自身的特性，与声源、末端负载等因

管壁小孔中的空气柱弹性形变很小，可看作一质量块; 密闭腔中的空气弹 性形变大，类似一弹簧，二者组成一个共振系统。
当声波传至颈口时，在声压作用下空气柱产生振动，振动时的摩擦阻尼 使一部分声能转换为热能耗散掉。同时，由于声阻抗的突然变化，一部 分声波发生反射。 当声波频率与共振腔固有频率相同时，便产生共振，空气柱振动速度达 到最大值，此时消耗的声能最多，消声量也就最大。
抗性消声器
阻抗复合式消 阻性及共振复合式、 声器 阻性及扩张复合式
扩散消声器 小孔喷柱式、 多孔扩散式、 节流减压式
宽频带
各类宽频带噪声 源
各类排气放空噪 声
宽频带
2.1 阻性消声器
2.1.1 阻性消声器的消声原理
2.1.2 阻性消声器的结构形式
2.1.3 阻性消声器的设计
2.1.1 阻性消声器的消声原理
m一定时，可确定最大消声量
2 1 1 TL 10 lg 1 m m 4
l 变化，最大消声量对应的频 率fmax和最小消声量对应的频 率fmin发生移动
f max
c ( 2n 1 ) 4l
f min
n c 2l
扩张室最大消声量与扩张比m的关系：
扩张室长度,m
2 1 1 2 TL 10 lg 1 m sin kl m 4
扩张比,
2 S 2 D2 m S1 D12
k—波数, k
2


2f c
消声量与扩张比、频 率、扩张室长度有关；
扩张室 连接管 连接管
对某一频率噪声进行 消声器的设计，就是确 定扩张室的长度和扩张 室直径（扩张比）
无源干涉式消声器
有源干涉式消声器
小孔喷注消声器 扩散消声器 多孔扩散消声器 节流减压消声器
种
类
形
式
消声特性
主 要 用
途
阻性消声器
片式、直管式、蜂窝式、列 管式、折板式、声流式、弯 头式、百叶式、迷宫式、盘 式、圆环式、室式 扩张式 共振腔式 无源干涉式 有源干涉式
中、高频 通风空调系统管 道，机房进排风 口，空气动力设 计 进、排风口 低中频 低频 低中频 低中频 空压机、柴油机 、汽车或摩托车 发动机等以低中 频噪声为主的设 备排气噪声
0
0.05 0.10 0.11 0.15 0.17 0.20 0.24 0.25 0.31 0.30 0.39 0.35 0.47 0.40 0.55 0.45 0.64 0.50 0.75 0.55 0.86 0.60～1 1～1.5
( 0 ) 0.05
② H.J. 赛宾 经验公式： 1.4 L L 1.03 l S
L矩 1.03 0.46
1.4
2.078 2 9.6dB 0.15
△L矩＞△L正 ＞ △L圆
即：管道截面面积S一定时，
管道截面为矩形的声音衰减量最大（L/S最大）
管道截面为圆形的声音衰减量最小（L/S最小）
2.2 抗性消声器
2.2.1 扩张室消声器
基 本 类 型
2.2.2 共振式消声器
①当
kl n 时，
sin kl ， 0
2
扩张室消声量达到最小值： TL 0
kl n
2f k c 2
n l k
f min
n c 2l
fmin称为通过频率
② 当 kl (2n 1)

2
时，sin 2 kl
1 ，
2 1 1 扩张室消声量达到最大值： TL 10 lg 1 m 4 m


消声量的计算
(1) 对单一频率f 的消声量:
K2 TL 10 lg 1 2 f fr fr f
d D1
fr-共振频率:
c fr 2
G S0 c 2 V (t ) V
t：小孔颈长 d: 小孔直径 S0：小孔面积，So=d2/4
S0 d 2 G-传导率,单位m: G t 0.8d 4(t 0.8d )
声频率范围越窄。因此，扩张比不能盲目选择太大。
一般扩张比m不超过20。在实际工程中一般取9﹤m ﹤16
② 下限截止频率
2c S1 f下 2 Vl1
（S2 S1） l 扩张室体积，V
连接管的截面积，m2
连接管的长度，l1=a+b
扩张室 连接管a 连接管b
【例】：
某柴油机进气口噪声在125Hz有一明显峰值，进气口管径

－无规入射平均吸声系数（混响室法）
与 ( )1.4 的换算关系

( )1.4
0.05 0.015 0.45 0.327 0.10 0.040 0.50 0.329 0.15 0.070 0.60 0.489 0.20 0.105 0.70 0.607 0.25 0.144 0.80 0.732 0.30 0.185 0.90 0.863 0.35 0.230 1.00 1.00 0.40 0.277
②求扩张比m
2 1 1 根据消声量TL 10 lg 1 m 15dB， m 4 查图7 6可近似确定扩张比m 13
或解方程求出m.
解方程可简化计算：因为一般m>5,
2 1 1 1 2 TL 10 lg 1 m 10lg( m ) m 4 4 m 20 lg 20 lg m 20 lg 2 20 lg m 6 2

( )1.4
例: 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？
解题思路：
L 1.03

1.4
L l S
• 已知平均吸声系数、管道有 效长度l、管道截面积S • 求出不同形状的截面周长
第 7章
消声技术
1. 消声器性能评价
2. 消声器的种类和设计
1.消声器性能评价
消声器：
允许气流通过，又能有效地阻止或减弱声能向 外传播的装置。
主要安装在气流通过管道中或进气口、排气口
对消声器的基本要求：
声学性能：消声量大 空气动力性能：阻力小（压力损失小） 机械结构性能 外形和装饰 材质耐用，耐高温、耐腐蚀、耐 潮湿、耐粉尘，结构简单、体积小 价格和费用
工程上应用的共振消声器很少是开一个孔的，而是由多个孔组
为150mm,管长3m。设计一个单节扩张室消声器安装在进 气口上，对其进行消声处理。要求对125Hz噪声具有15dB 的消声量。（消声器后连接管长1m） ①求扩张室长度： f max
c 2n 1 4l
n=0
c f max 4l c 340 扩张室长度： l 0.68m 4 f max 4 125
2.1.2 阻性消声器的结构形式
• • • • • • • •
直管式 片式 折板式 迷宫式 蜂窝式 声流式 盘式 弯头式
消声量计算
① A.N.别洛夫 理论计算公式：
L L 0 l S
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 (0)－消声系数，与材料的法向吸声系数0（驻波管法）有关 (0)与0的换算关系
素无关； 适用于理论计算和在实验室检验消声器自身的消声特性。
（2）衰减量：
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
（3）插入损失LIL ： 插入损失是在系统中插入消声器前、后，在系统
外某点测得的声压级之差，即LIL＝Lp1－Lp2

4
2 ( D2 D12 ) l
扩张室 连接管a 连接管b
2.2.2 共振腔式消声器
共振腔式消声器：一种抗性消声器，利用共振吸声原理进
行消声。 结构形式：
在一段气流通道的管壁上开一 些小孔，使其与管外闭合的空 腔相通，就构成了共振消声器
消声基理

共振消ຫໍສະໝຸດ Baidu器实质上是共振吸声结构的一种应用，其基本原理基于亥姆霍 兹共振器。
消声原理：利用吸声材料消声。把吸声材料固
定在气流通道内壁或按一定的方式在管道中排 列起来，因摩擦阻力和黏滞力将声能转化为热 能而散发掉，从而达到消声的目的。吸声材料 类似于电学中的电阻，故称阻性消声器。
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）。
2 1 1 2 TL 10 lg 1 m sin kl m 4
sin2kl 做周期性变化（0~1）， 消声量也做是周期性变化： 当sinkl=0时，L=0
2 1 1 当sinkl=1时， L 10 lg 1 m m 4
2 2 2f k c
kl (2n 1)

λ c l ( 2n 1 ) ( 2n 1 ) 4 4f c f max ( 2n 1 ) 4l
消声量与扩张室长度l的关系
消声量 /dB
0
fmax
fmin
fmax
fmin
fmax
频率f/Hz
P168 图7-7 消声量与扩张室腔长l 的关系（扩张比m一定时）