消声器分类及原理.

包括的形式：扩张室式、共振腔式 、干涉型。 消声的频率特性：具有中、低频消声性能。 适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（气体 流速较高气速的情况）
2.3 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）。 包括的形式：阻~扩型、阻~共型、阻~扩~共型等。
主要内容
1 消声器性能评价 2 消声器的分类和消声机理 3 阻性消声器 4 抗性消声器 5 其他消声器 6 消声设计 7 案例分析
1 消声器性能评价
安装在管道中或进、排气口上的消声器，能让气流通过， 对噪声具有一定的消减作用，其性能主要包括：
声学性能、空气动力性能、结构性能
具体来讲，对一个好的消声器要有五方面的基本要求：
传声损失仅反映消声器本身的特性，不受声源、管道及出 口端的影响。
1.1 声学性能评价
3.减噪量(LNR) 消声器进、出口端测得的平均声压级之差。
LNR L p1 L p 2
4.衰减量(LA) 消声器内部两点之间的声压级之差。通常用 消声器单位长度上的衰减量来表征，dB/m。
1.2 空气动力性能
1 1 2 TL 10lg1 ms 2. 消声量计算： sin kl2 4 m s (单节)
其中m=S2/S1=S2/S3称为消声器扩张比，l2为扩张室长度。 3. 频率特性： l (2n 1) / 4 (n 0,1,2....) ， 当
2 消声器的分类和消声机理
消声器类型很多，按其降噪原理主要有如下几种类型：
2.1 阻性消声器
2.2 抗性消声器
2.3 复合式消声器
2.4 微穿孔消声器
2.5 喷注型消声器
2 消声器的分类和消声机理
阻性消声器 抗性消声器
消 声 器 扩张室消声器 共振腔消声器 无源消声器
干涉式消声器 阻抗复合式消声器
f c 1.85c / D
D －消声器通道截面当量边长m(圆形 式中：c－声速ms-1； 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)。 若f>fc,每增加一个倍频程，消声量下降1/3，其估算公式：
L 0 (3 n) Fl /(3S )
n高于fc的倍频程带数。将大风量粗管道应设计成多通道。
1 1 kl 2n 1 / 2， sin kl 1 TLmax 10lg 1 (m ) 2 m 4
当
l n / 2(n 0,1,2....) ， kl n， sin kl 0 TLmin 0
4.1 扩张室消声器（膨胀式消声器）
1.1 声学性能评价
2.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。由于声功率不宜直接测量，一般通过声压求得。
W1 TL 10 lg LW 1 LW 2 W2
LW 1 L p1 10 lg S1 LW 2 L p 2 10 lg S 2 Si TL L p1 L p 2 10 lg St
2)气流在消声器内产生一种附加噪声，即气流再生噪声。 气流经过消声器通道时，因局部阻力或摩擦阻力而产生 湍流，相应辐射一些噪声；气流激发消声器构件振动而 辐射噪声。
3.3 气流速度对阻性消声器的影响
气流速度越高，气流再生噪声越大。 在直通管道消声器内气流再生噪声的估算公式为： Lz 18 2 60lg 气流再生噪声通常是低频噪声，随着平的增高声级逐渐下 降。气流再生噪声的倍频程声压级公式为：
1）声学性能要求。具有高的消声值和宽的消声频率，即在所需要的 消声频率范围有足够大的消声量； 2）空气动力性能要求。消声器的气流阻力小，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）机械结构性能要求。体积小，重量轻，结构简单，便于加工，安 装和维修； 4）外形和装饰的要求。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 5）价格费用要求。价格便宜，使用寿命长。
LBz 72 60lg 20lg f
一个消声器具体应用到现场时，气流究竟对它的性能影响 有多大，需结合噪声源强度、气流速度大小以及消声器结 构等因素进行具体分析； 不同的结构，气流在管道中允许风速不同。
3.4 常用阻性消声器的类型
1.直管式 2.片式 3.蜂窝式 4.折板式 5.声流式 6.室式 7.迷宫式 8.盘式 9.弯头式
3.1 阻性消声器的声衰减量
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：1)当管道为圆形时，因为管道的有效直径为：
S 1500 43.71cm 0.437m 3.14 4
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。
2.4 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：具有低、中、高频的宽带消声性能。 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。
消声的频率特性：具有中、高频消声性能。
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）。
2.2 抗性消声器
消声原理：通过控制声抗的大小来进行消声的。与阻性 消声器不同，它不使用吸声材料而是在管道上接截面积 突变的管段或旁接共振腔，利用声阻抗的改变，使某些 频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、干涉等现象， 从而在消声器的外测，达到了消声的目的。
4. 改善消声特性的方法：
单节扩张室的主要缺点在kl=nπ处传声损失为零，即存在很多通过频 率。解决的方法有 多节扩张室串联：每节的通过频率不同，提高消声量。 插入内接管：扩张室两端个插入l/2和l/4的管分别消除n为奇数和偶数 的通过频率。
Δ L3 1.03 0.46 0.15 2 9.6dB
因此，有：ΔL3＞ΔL2 ＞Δ L1。 即：管道截面面积一定时，截面为矩形管道的声衰减量最 大，截面为圆形管道的声衰减量最小。
3.2 阻性消声器的高频失效频率
在单通道直管消声器中，高频声随着通道面积的增大消声 效果显著下降。由于频率超过一定的数值，不符合平面波 传播规律，窄束传播的声波不与吸声材料接触，消声效果 下降。 当声波波长小于通道截面尺寸一半时，消声效果下降，将 这一频率称为高频失效频率。其经验公式：
评价消声器的上述三个方面的性能，既互相联系又互相制约。从消声 器的消声性能考虑，当然在所需频率范围内的消声量越大越好； 但是同时必须考虑空气动力性能的要求。例如，汽车上的排气消 声器如果阻损过大，会使功率损失增加，甚至影响车辆行驶。在 兼顾消声器声学性能和空气动力性能的同时，还必须考虑结构性 能的要求，不但要耐用，还应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ免体积过大、安装困难等情况。 在实际运用中，对这三方面的性能要求，应根据具体情况做具体 分析，并有所侧重。
有源消声器
微穿孔板消声器
扩散性消声器
小孔消声器 多孔扩散消声器 节流减压消声器
2 消声器的分类和消声机理
2.1 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内壁或按一定的方式在管道 中排列起来，就构成了阻性消声器，与电学类比，吸声 材料就相当于电阻，故称阻性消声器。
包括的形式：直管式、片式、折板式、声流式、蜂窝式、 弯头式等。
1.1 声学性能评价
消声器声学性能评价量有插入损失(IL)、传声损失(TL)、 减噪量(LNR)、衰减量(LA)。 1.插入损失(IL) 系统中插入消声器前后在系统外某点测得 的声功率级之差。在声场分布情况近似保持不变时，也 可用指定测点上声压级差代替。
IL L p1 L p2
插入损失适合现场测量。它反映了声源、消声器及其末端 声学特性的综合效果，不单纯代表消声器的效果。
2.5 小孔喷注消声器
消声原理：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(频移)，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。 包括的形式：小孔喷注型 、降压扩容型、多孔扩散型 、 引射掺冷型等。 消声的频率特性：具有低、中、高频的宽带消声性能。 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。
3.3 气流速度对阻性消声器的影响
主要表现在两个方面： 1)气流的存在引起了消声器内声传播和声衰减规律变化。 A)顺流时(气流与声传播方向一致)，由于气体流速在管 道内不均一，根据折射原理，声波向管壁弯曲，促进 消声降噪； B)逆流时(气流与声传播方向相反) ，声波向管道中心弯 曲，导致声波与吸声材料接触减少，不利于消声降噪。
截面周长为: 声衰减为：
D
4

F D 3.14 0.437 1.372 m
1.372 Δ L1 1.03 0.46 2 6.4dB 0.15
1.4
3.1 阻性消声器的声衰减量
2)当管道为正方形时，管道的截面周长为：
L 4 0.15 1.549m
• 消声器是一种在允许气流通过的同时，又能有效地阻 止或减弱声能向外传播的装置。 • 它主要用于机械设备的进、排气管道或通风管道的噪 声控制。一个性能好的消声器，可使气流噪声降低 20～40dB（A）。但是，消声器只能降低空气动力设 备的进排气口噪声或沿管道传播的噪声，不能降低空 气动力设备的机壳、管壁等辐射的噪声。 • 消声器类型很多，按其降噪原理主要有如下三种类型： 阻性消声器、抗性消声器和复合式消声器。 • 本章主要介绍阻性消声器、抗性消声器的消声原理及 设计，简述其他消声器的消声原理、结构特点及适用 的场合。