第7章-消声技术-1-11.30-阻性消声器

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。
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
• 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

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

共振消声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。
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
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
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
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

( )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
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
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
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
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
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）。
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

－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
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
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）
、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
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


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 )
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
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