第九章消声器
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消声器设计-PPT课件
1 . 4
2 ( 0 . 173 0 . 866 ) 2 . 078 m 管道的截面周长为： F 声衰减为： . 078 1 . 4 2
Δ L 1 . 03 0 . 46 2 9 . 6 dB 3 0 . 15
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。
本 讲 内 容
8.2.5 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。
本 讲 内 容
8.3.2 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：
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：
L 72 60 lg 20 lg f Bz
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。
2 ( 0 . 173 0 . 866 ) 2 . 078 m 管道的截面周长为： F 声衰减为： . 078 1 . 4 2
Δ L 1 . 03 0 . 46 2 9 . 6 dB 3 0 . 15
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。
本 讲 内 容
8.2.5 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。
本 讲 内 容
8.3.2 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：
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：
L 72 60 lg 20 lg f Bz
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。
09 第九章 消声器
第九章 消声器消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。
一个合适的消声器，可以使气流声降低20~40dB ，相应响度降低75%~93%，因此在噪声控制工程中得到了广泛的应用。
值得指出的是，消声器只能用来降低空气动力性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的机壳、管壁、电机等辐射的噪声。
9.1 消声器的分类、评价和设计程序9.1.1 消声器的基本要求不论何种类型的消声器，一个好的消声器应满足以下五方面的要求：1.声学性能 在使用现场的正常工况下（一定的流速、温度、湿度、压力等），在所要求的频率范围内，有足够大的消声量。
2.空气动力性能 消声器对气流的阻力要小，阻力系数要低，即安装消声器后增加的压力损失或功率损耗要控制在实际允许的范围内。
气流通过消声器时所产生的气流再生噪声要低，不应影响空气动力设备的正常运行。
3.机械结构性能 消声器的材料应坚固耐用，对于耐高温、耐腐蚀、耐潮湿、耐粉尘等特殊要求，尤其应注意材质和结构的选择。
另外，消声器要体积小，重量轻，结构简单，便于加工、安装和维修。
4.外形和装饰 除消声器几何尺寸和外形应符合实际安装空间的允许外，消声器的外形应美观大方，表面装饰应与设备总体相协调，体现环保产品的特点。
5.价格费用要求 在选材、加工等要考虑减少材料损耗，在具有一定消声量的同时，消声器要价格便宜，使用寿命长，有一个较好的价格性能比。
9.1.2 消声器声学性能评价量消声器的降噪能力用消声量来表征。
测量方法不同，所得消声量也不同。
当消声器内没有汽流通过而仅有声波通过时，测得的消声量称为静态消声量；当有声波和气流同时通过时，测得的消声量称为动态消声量。
评价消声器声学性能好坏的量有下列四种：1.插入损失(IL L )插入损失指系统中插入消声器前后在系统外某定点测得的声功率级之差。
在实验室内测量插入损失一般应采用混响室法或半消声室法或管道法，这几种方法都应进行装置消声器以前和以后两次测量，测出通过管口辐射噪声的各倍频带或1/3倍频带声功率级，然后用消声器换下相应的替换管道，保持其它实验条件不变，测出各频带相应的声功率级。
第九章消声器
• 空气动力性能，即阻损或阻力系数
• 结构性能，具有同样的消声性能和空气动力 性能的消声器
第3页，共37页。
第二节 消声器的分类及消声机理
• 消声器的种类很多，但究其消声机理，可以 把它们分为6种主要类型，即阻性消声器、抗 性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消 声器以及小孔消声器和有源消声器。
第4页，共37页。
式中 l——扩张室的长度，单位为m；
m，m1，m2——扩张比，m=S2/S1，m1=S/S1， m2=S/S2；
k——波数，k 2 f 。 • 通常把扩张室式消声器c 的出口和入口管径设计为
同样尺寸，即m=m1=m2，此时公式6-9就变成
• ΔL 1l0g11 4 （ mm 1） 2si2nkl
（6-10）
• （3）设计消声器时，应该考虑消声器可能产生的 气流再生噪声的影响，使消声器的气流再生噪声 级低于该环境允许的噪声级。
• （4）为了降低消声器的阻力损失和气流再生噪声， 保证消声器的正常使用，必须降低消声器和管道 中的气流速度。
• 另外，消声器的设计还应考虑到隔声以及坚固耐 用，并使其体积大小与空气动力机械设备相匹配。
六、有源消声器
• 有源消声器（也称电子消声器）的基本原理 是在原来的噪声场中，利用电子设备再产生 一个与原来的声压大小相等、相位相反的声 波，即反噪声，使其在一定范围内与原来的 声场相抵消。
第21页，共37页。
• 由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和 扬声器等组成 （见图6-16）。
• 有源消声器除了在较小的范围内用于降低低频 噪声（如机床旁边工人耳边、飞机座舱驾驶员 头部附近等），或在较大范围内用于降低简单 稳定的声源（如大变压器站、大加压站等）的 噪声外，并未得到普遍使用。把有源消声器广 泛地应用于工业噪声控制，还有很多问题尚未 解决，但随着现代化科学技术的发展，它的应 用前途必然是十分广阔的。
• 结构性能，具有同样的消声性能和空气动力 性能的消声器
第3页，共37页。
第二节 消声器的分类及消声机理
• 消声器的种类很多，但究其消声机理，可以 把它们分为6种主要类型，即阻性消声器、抗 性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消 声器以及小孔消声器和有源消声器。
第4页，共37页。
式中 l——扩张室的长度，单位为m；
m，m1，m2——扩张比，m=S2/S1，m1=S/S1， m2=S/S2；
k——波数，k 2 f 。 • 通常把扩张室式消声器c 的出口和入口管径设计为
同样尺寸，即m=m1=m2，此时公式6-9就变成
• ΔL 1l0g11 4 （ mm 1） 2si2nkl
（6-10）
• （3）设计消声器时，应该考虑消声器可能产生的 气流再生噪声的影响，使消声器的气流再生噪声 级低于该环境允许的噪声级。
• （4）为了降低消声器的阻力损失和气流再生噪声， 保证消声器的正常使用，必须降低消声器和管道 中的气流速度。
• 另外，消声器的设计还应考虑到隔声以及坚固耐 用，并使其体积大小与空气动力机械设备相匹配。
六、有源消声器
• 有源消声器（也称电子消声器）的基本原理 是在原来的噪声场中，利用电子设备再产生 一个与原来的声压大小相等、相位相反的声 波，即反噪声，使其在一定范围内与原来的 声场相抵消。
第21页，共37页。
• 由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和 扬声器等组成 （见图6-16）。
• 有源消声器除了在较小的范围内用于降低低频 噪声（如机床旁边工人耳边、飞机座舱驾驶员 头部附近等），或在较大范围内用于降低简单 稳定的声源（如大变压器站、大加压站等）的 噪声外，并未得到普遍使用。把有源消声器广 泛地应用于工业噪声控制，还有很多问题尚未 解决，但随着现代化科学技术的发展，它的应 用前途必然是十分广阔的。
《消声器设计》课件
未来展望
高效能化
未来消声器设计将更加注 重能效和性能的提升，以 满足更加严格的环保和性 能要求。
智能化控制
随着物联网和人工智能技 术的发展，消声器将与智 能控制系统结合，实现远 程监控和智能调节。
定制化设计
针对不同应用场景和需求 ，未来消声器设计将更加 注重定制化服务，满足客 户的个性化需求。
THANKS
频谱特性
消声器在不同频率下的消声性能，对于不同频率 的声音有不同的消声效果。
阻力损失
消声器对气流产生的阻力，阻力损失越小，说明 消声器的性能越好。
03
消声器设计流程
设计准备
需求分析
明确消声器的使用场景、性能要求和 限制条件，如噪音类型、频率范围、 环境温度、压力损失等。
技术调研
了解当前消声技术的最新发展，以及 各种材料的声学性能和机械性能。
详细描述
工业消声器设计需要根据不同设备和机械的 噪音特点，采用不同的降噪技术。例如，对 于风机、压缩机等设备，可以采用改变管道 结构、增加阻尼等方式来降低噪音；对于切 割机、打磨机等机械，可以采用隔音罩、吸 音材料等方式来降低噪音。在设计过程中， 还需要考虑消声器的耐用性、可维护性等因
素。
案例三：建筑消声器设计
消声器设计
contents
目录
• 消声器概述 • 消声器设计基础 • 消声器设计流程 • 消声器设计案例分析 • 消声器设计的挑战与未来发展
01
消声器概述
消声器的定义与作用
消声器的定义
消声器是一种用于降低或消除声 音的装置，通常用于控制和减少 各种机械、空气动力系统等产生 的噪音。
消声器的作用
详细描述
汽车消声器设计需要考虑汽车发动机的噪音 、排气噪音等因素，通过采用吸音材料、改 变管道结构等方式来降低噪音。在设计过程 中，需要考虑消声器的体积、重量、成本等 因素，以满足汽车厂商和消费者的需求。
第九章 消音器
下限截止频率： 下限截止频率：
S1 fw = 2 f0 = π 2Vl1 2Vl
入射声波大于
c
2 f0
消声器才起作用。 时，消声器才起作用
V：扩张室体积 ： S：连接管的截面积 ： l：连接管的长度 ：
f0 ：系统的固有频率
当入射声波的频率与系统的固有 频率f 相近时， 频率 0相近时，消声器不能起消声作 反而会引起声音的方法作用。 用，反而会引起声音的方法作用。
d.限截止频率： 限截止频率： 限截止频率
扩张比增加到一定程度后, 扩张比增加到一定程度后,高频波以窄 束通过,消声量减弱。 束通过,消声量减弱。
c fu =1.22 D
其中： 其中：D－当量直径，m 当量直径，
圆形管道为直径； 圆形管道为直径；矩形管道为边长平均 其他管道取面积的开方值。 值，其他管道取面积的开方值。
3.常用阻性消声器的类型 常用阻性消声器的类型
(1) 直管式 (4) 折板式 (7) 迷宫式 (2) 片式 (5) 声流式 (8) 盘式 (3) 蜂窝式 (6) 室式 (9) 弯头式
直管式是最简单的一种， 直管式是最简单的一种，吸声材 料贴在管道内侧。 料贴在管道内侧。
上限失效频率（即消声性能下降的频率） a 上限失效频率（即消声性能下降的频率） ：
c. 多节扩张室式消声器
单节扩张室消声器还存在许多通过频率， 单节扩张室消声器还存在许多通过频率，消 声效果不佳。 声效果不佳。
改善消声特性的方法： 改善消声特性的方法： 多节扩张室串联，使每节通过不同的频率， 多节扩张室串联，使每节通过不同的频率， 可以改善整个消声频率特性，同时也使 可以改善整个消声频率特性， 总的消声量提高。 总的消声量提高。
第九章--消声器
①尽量减低流速；
② 尽量改善气体的流动状况，使气流平 稳，防止产生湍流。
• 消声器的气流再生噪声大小，可用试验方 法求得。
当流速增加一倍，相应的噪声级增加 18dB ，说明气流再生噪声随流速的六次方 规律变化，属于偶极子辐射的噪声源。估 算气流再生噪声的半经验公式
设计消声器时，应注意流速不能选得过
气流在管道中的流动速度并不均匀，同 一截面上，管道中央流速最高，接近管壁 处，流速就近似为零，逆流时正好相反。
根据声折射原理，声波要向管壁弯曲， 对阻性消声器来说，由于周壁衬贴有吸声 材料，所以顺流时恰好声能被吸收；而在 逆流时，声波要向管道中心弯曲，因此对 阻性消声器的消声是不利的。
9.2.7 气流再生噪声对消声器声学性能 的影响
抗性消声器
利用声波的反射和干预效应等，通过改 变声波的传播特性，阻碍声波能量向外传 播，主要适合于消除低、中频率的窄带噪 声，对宽带高频率噪声那么效果较差，因 此，常用来消除如内燃机排气噪声等。
鉴于阻性消声器和抗性消声器各自的特 点，因此常将它们组合成阻抗复合型消声 器，以同时得到高、中、低频率范围内的 消声效果，如微穿孔板消声器就是典型的 阻抗复合型消声器
高，对空调消声器的流速不应超过 5 米 / 秒； 对压缩机和鼓风机消声器，流速不应超过 20~30 米 / 秒；对内燃机、凿岩机消声器， 流速应选在 30~50 米 / 秒；对于大流量排 气放空消声器，流速可选为 50~80 米 / 秒。
9.2.8 阻性消声器的设计
阻性消声器的设计步骤与要求如下：
8.1.2 消声器性能评价
消声器的性能评价主要采用三项指标，即：声 学性能、空气动力性能、结构性能。
1 ．消声器声学性能
• 消声器的声学性能包括消声量的大小、消声频 带范围的宽窄两个方面。设计消声器的目的就是 要根据噪声源的特点和频率范围，使消声器的消 声频率范围满足需要，并尽可能地在要求的频带 范围内获得较大的消声量。
② 尽量改善气体的流动状况，使气流平 稳，防止产生湍流。
• 消声器的气流再生噪声大小，可用试验方 法求得。
当流速增加一倍，相应的噪声级增加 18dB ，说明气流再生噪声随流速的六次方 规律变化，属于偶极子辐射的噪声源。估 算气流再生噪声的半经验公式
设计消声器时，应注意流速不能选得过
气流在管道中的流动速度并不均匀，同 一截面上，管道中央流速最高，接近管壁 处，流速就近似为零，逆流时正好相反。
根据声折射原理，声波要向管壁弯曲， 对阻性消声器来说，由于周壁衬贴有吸声 材料，所以顺流时恰好声能被吸收；而在 逆流时，声波要向管道中心弯曲，因此对 阻性消声器的消声是不利的。
9.2.7 气流再生噪声对消声器声学性能 的影响
抗性消声器
利用声波的反射和干预效应等，通过改 变声波的传播特性，阻碍声波能量向外传 播，主要适合于消除低、中频率的窄带噪 声，对宽带高频率噪声那么效果较差，因 此，常用来消除如内燃机排气噪声等。
鉴于阻性消声器和抗性消声器各自的特 点，因此常将它们组合成阻抗复合型消声 器，以同时得到高、中、低频率范围内的 消声效果，如微穿孔板消声器就是典型的 阻抗复合型消声器
高，对空调消声器的流速不应超过 5 米 / 秒； 对压缩机和鼓风机消声器，流速不应超过 20~30 米 / 秒；对内燃机、凿岩机消声器， 流速应选在 30~50 米 / 秒；对于大流量排 气放空消声器，流速可选为 50~80 米 / 秒。
9.2.8 阻性消声器的设计
阻性消声器的设计步骤与要求如下：
8.1.2 消声器性能评价
消声器的性能评价主要采用三项指标，即：声 学性能、空气动力性能、结构性能。
1 ．消声器声学性能
• 消声器的声学性能包括消声量的大小、消声频 带范围的宽窄两个方面。设计消声器的目的就是 要根据噪声源的特点和频率范围，使消声器的消 声频率范围满足需要，并尽可能地在要求的频带 范围内获得较大的消声量。
第九章消声器
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3. 折板式消声器
优点：适用于压力和噪声较高的设备。
缺点：大大增加了阻力损失。
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4. 声流式消声器
优点：可达到高消声、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：加工复杂，造价较高。
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2）气流再生噪声
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。
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在直通管道消声器内气流再生噪声的估算公式为：
LA' A60lg
其中：LA－气流'再生噪声
5. 蜂窝式消声器
优点：中、高频消声效 果好，可根据不同的适 应范围，设计单元结构。
缺点：阻力损失较大， 阻力系数一般在1-1.5之 间，用于风量较大、流 速较低的情况。
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6. 室式消声器
优点：消声频带较宽， 消声量较大。
缺点：阻力损失较大， 占用空间也大，一般适 用于低速进排风消声。
pt pi pr 体积速度应该连续 :
S1 (
pi
c
pr
c
)
S2
pt
c
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突变截面管道中声的传播
rp
pr pi
S1 S2 S1 S2
, rI
( S1 S2 )2 S1 S2
I
1 rI
4S1S2 (S1 S2 )2
W
I2S2 I1S1
3. 折板式消声器
优点：适用于压力和噪声较高的设备。
缺点：大大增加了阻力损失。
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4. 声流式消声器
优点：可达到高消声、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：加工复杂，造价较高。
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2）气流再生噪声
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。
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在直通管道消声器内气流再生噪声的估算公式为：
LA' A60lg
其中：LA－气流'再生噪声
5. 蜂窝式消声器
优点：中、高频消声效 果好，可根据不同的适 应范围，设计单元结构。
缺点：阻力损失较大， 阻力系数一般在1-1.5之 间，用于风量较大、流 速较低的情况。
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6. 室式消声器
优点：消声频带较宽， 消声量较大。
缺点：阻力损失较大， 占用空间也大，一般适 用于低速进排风消声。
pt pi pr 体积速度应该连续 :
S1 (
pi
c
pr
c
)
S2
pt
c
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突变截面管道中声的传播
rp
pr pi
S1 S2 S1 S2
, rI
( S1 S2 )2 S1 S2
I
1 rI
4S1S2 (S1 S2 )2
W
I2S2 I1S1
第9章 消声器
无源消声器：
将声波分成两路， 在并联的管道内分 别传播不同的距离 后，再汇合在一起。
l1 − l2 = (2n + 1)
λ
2
有源消声器
人为外加相位相反的声波使它们产生干涉而抵消。
§9.2.3 阻抗复合式消声器
§9.2.4 微穿孔板式消声器
孔径一般1mm以下，理论上说孔径越小越好，但工艺 有限。常用孔径0.5-1.0mm，穿孔率1%-3%，穿孔板板材一 般用厚度0.2-1.0mm铝、钢等板材。
TL = 10 lg(1 + 19 K )
2
2. 共振式消声器
b.改善消声性能的方法： 选定较大的K 值； 增加声阻； 多节共振腔串联。
2. 共振式消声器
c.上限截止频率：
c f u = 1.22 D
3. 干涉式消声器
原理： 借助于相干声波相互抵消作用，来达到消声目的。 分类： 无源(被动式)消声器和有源(主动式)消声器两类。 特点： 具有显著的频率选择性。
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：
2 ⎡ ⎤ K TL = 10 lg ⎢1 + 2⎥ ⎣ ( f fr − fr f ) ⎦
2. 共振式消声器
共振吸收 频率
G为传导率 V空腔体积 S0孔劲截面积 D小孔直径 T小孔劲长
9. 弯头式
优点：结构简单、体 积小，占地少，在通 风空调工程中应用普 遍
气流对阻性消声器性能的影响（P178）
气流对声传播规律的影响 马赫数 气流在消声器内产生一种附加噪声—再生噪声
§9.2.2 抗性消声器
优点： 不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮， 流速较大，洁净要求较高的条件有优势。 对低频噪声有较好的效果。
消声器知识讲座
TL 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：
TL
L
pi
L
pt
(Kt
Ki
)
10
lg
Si St
第9章 消声器
消声器声学性能评价：
–减噪量：消声器进出口端面测得的声 压级之差
LNR Lp1 Lp2
–衰减量（LA）：消声器内部两点之间 的声压级之差，常用单位长度上的衰减 量来表示——dB/m
–声波在阻性管道中的衰减：
A.N .别洛夫公 式：LA
(0 )
L S
l
H.J.赛宾公式：LA
1.03( )1.4
L S
l
第9章 消声器
阻性消声器：
–高频失效频率：
fn
1.85
c D
R' 3 N R N
–高频失效的原理 –通道截面的当量直径D
第9章 消声器
阻性消声器：
LA A 60 lg v
–阻性消声器的设计：
»确定消声量 »选定结构形式 »选用吸声材料 »确定消声器长度 »选择吸声材料的护面结构 »验算
第9章 消声器
抗性消声器：
–通过反射、干涉现象降低辐射声能
–扩张室式消声器：
»原理：截面突变引起声波反射
»消声量的计算：
TL 10 lg[1 1 (m 1 )2 sin 2 kl]
第9章 消声器
消声器的分类：
–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 –扩散消声器 –有源消声器
消声器的压力损失
–压力损失=局部损失+沿程损失
»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：
TL
L
pi
L
pt
(Kt
Ki
)
10
lg
Si St
第9章 消声器
消声器声学性能评价：
–减噪量：消声器进出口端面测得的声 压级之差
LNR Lp1 Lp2
–衰减量（LA）：消声器内部两点之间 的声压级之差，常用单位长度上的衰减 量来表示——dB/m
–声波在阻性管道中的衰减：
A.N .别洛夫公 式：LA
(0 )
L S
l
H.J.赛宾公式：LA
1.03( )1.4
L S
l
第9章 消声器
阻性消声器：
–高频失效频率：
fn
1.85
c D
R' 3 N R N
–高频失效的原理 –通道截面的当量直径D
第9章 消声器
阻性消声器：
LA A 60 lg v
–阻性消声器的设计：
»确定消声量 »选定结构形式 »选用吸声材料 »确定消声器长度 »选择吸声材料的护面结构 »验算
第9章 消声器
抗性消声器：
–通过反射、干涉现象降低辐射声能
–扩张室式消声器：
»原理：截面突变引起声波反射
»消声量的计算：
TL 10 lg[1 1 (m 1 )2 sin 2 kl]
第9章 消声器
消声器的分类：
–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 –扩散消声器 –有源消声器
消声器的压力损失
–压力损失=局部损失+沿程损失
消声器分类及原理教材
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：
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
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。
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
2.5 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。
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：
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
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。
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
2.5 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。
噪声污染控制工程消声器
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。
包括的形式：小孔喷注型（如P.194图9-15） 、 降压扩容型、多孔扩散型（如P.195图9-16） 、 引射掺冷型（如P.198图9-19） 。
L 2 (0 .1 7 0 .8 3 )6 2 .0 6m 78
所以，
L A 3 1 .0 3 0 .41 .4 6 2 0 ..0 17 5 2 89 .6 dB
因此，有：LA3＞LA2 ＞ LA1
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。
二、高频失效频率（即消声性能下降的频率）
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。
三、消声器的设计程序
1）噪声源的调查和特性分析（声源解析、周围自 然环境和声学环境条件等）
2）噪声标准的确定（根据评价区周围环境要求及 国家相关声环境质量标准和噪声排放标准）
3）消声量的计算（根据管道截面，确定消声器通 道结构；根据降噪要求，决定消声器的长度）
4）选择消声器的类型（根据噪声的频谱，选定消 声器的种类）
5）检验（验算消声频率范围）
第二节 阻性消声器
一、阻性消声器的声衰减量
理论计算公式： LA 0SLl
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
包括的形式：小孔喷注型（如P.194图9-15） 、 降压扩容型、多孔扩散型（如P.195图9-16） 、 引射掺冷型（如P.198图9-19） 。
L 2 (0 .1 7 0 .8 3 )6 2 .0 6m 78
所以，
L A 3 1 .0 3 0 .41 .4 6 2 0 ..0 17 5 2 89 .6 dB
因此，有：LA3＞LA2 ＞ LA1
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。
二、高频失效频率（即消声性能下降的频率）
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。
三、消声器的设计程序
1）噪声源的调查和特性分析（声源解析、周围自 然环境和声学环境条件等）
2）噪声标准的确定（根据评价区周围环境要求及 国家相关声环境质量标准和噪声排放标准）
3）消声量的计算（根据管道截面，确定消声器通 道结构；根据降噪要求，决定消声器的长度）
4）选择消声器的类型（根据噪声的频谱，选定消 声器的种类）
5）检验（验算消声频率范围）
第二节 阻性消声器
一、阻性消声器的声衰减量
理论计算公式： LA 0SLl
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
《消声器设计》课件
智能化技术在消声器设计中的应用
智能化技术：AI、大数据、物联网 等
应用优势：提高设计效率、降低制 造成本、提高产品质量等
添加标题
添加标题
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应用领域：消声器设计、制造、检 测、维护等
未来发展趋势：智能化技术在消声 器设计中的应用将越来越广泛，成 为未来发展的重要方向。
感谢您的观看
汇报人：
原理：通过改变 声波的传播方向 和速度，使声波 在消声器内部发 生反射、折射和 吸收，从而降低 噪音
消声器类型：包 括阻性消声器、 抗性消声器和复 合消声器
应用：广泛应用 于汽车、船舶、 航空等领域
消声器的作用
保护听力：减少噪音对听力 的损害
降低噪音：通过吸收、反射、 散射等方式降低噪音
提高舒适度：降低噪音，提高 生活环境和办公环境的舒适度
设计消声器的结构 优化消声器的设计 测试消声器的性能 批量生产消声器
消声器设计方法
消声器的阻抗式设计
设计方法：根据声波频率和消 声器尺寸，设计出合适的阻抗 式消声器结构
阻抗式消声器原理：通过改变 声波在消声器中的传播路径， 降低声波能量
应用范围：适用于中高频噪 声的消声处理
优点：结构简单，易于制造 和维护，消声效果好
设计效果：降低 噪音，提高空调 使用舒适度
工业消声器的设计实例
设计目的：降低工业设备产生的噪音 设计原理：利用声波在管道中的反射和吸收原理 设计材料：采用吸声材料和隔音材料 设计结构：包括进气口、排气口、吸声材料层、隔音材料层等 设计效果：有效降低工业设备产生的噪音，提高工作环境舒适度 应用领域：广泛应用于各种工业设备，如风机、压缩机、泵等
其他领域消声器的设计实例
空调消声器：降低空调噪音， 提高室内环境质量
消声器设备原理及结构ppt课件
8
结构片式消声器外观图Biblioteka 最新版整理ppt9
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6
结构片式消声器功能
结构片式消声器由消声片组合而成，安装在 建筑风道内，主要用于消除列车、列车活塞 风产生的噪声，以及用于对TVF风机、TEF 风机、UPE/OTE风机的二次消声等。根据现 场条件和实际需要决定结构片式消声器的分 拆程度。
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7
结构片式消声器结构图
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直片式消声器的声学性能和空气动力性能，取决于声学填料 的声学性能、消声片的内部结构、气流通道的断面尺寸（流 通比）、气流速度及消声器的有效长度等因素。
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2
消声器制作材料
消声器制作材料 外壳采用热浸镀锌钢板 吸声材料为不同声学性能的离心玻璃棉 护面板为镀锌穿孔板 连接法兰采用角钢或槽钢法兰
消声器结构原理及功能
最新版整理ppt
1
消声器的分类
消声器的分类： 从声学原理上分，可分为：阻性、抗性、复合式、微穿孔、
电子（有源）、干涉等。 从内部结构形式上分，可分为：直片式、折板式、蜂窝式、
管道式、弯头式、百叶式等。 从与外部接口的形式上分，可分为：金属外壳式和结构片式。
根据地铁通风空调的特点，地铁项目常用直片式消声器。
最新版整理ppt
3
地铁用消声器
应用于地铁车站环控系统中的消声器有两种类 型：金属外壳消声器和结构片式消声器
➢金属外壳消声器由消声片、外壳、法兰组成， 主要用于通风机进出口两端，直接与风机前 后的变径相连接
➢结构片式消声器由消声片组成，主要用于进、 排风土建风道内
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4
金属外壳式消声器的功能
金属外壳式消声器 ▪ 金属外壳式消声器采用“田”字形组合思想，
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三、气流对阻性消声器性能的影响
1）气流的存在改变了消声器内声衰减规律（特别 是高速气流）
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；
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机会减少，不利于 消声降噪。
声场的情况保持不变
LPi：第i个频带的声压级 ∆i:第i个频带的A计权修 正量 Di:第i个频带的插入损失
0.1( L pi i ) 10 lg 10 i 0.1( L pi Di i ) 10 lg 10 i
2.传声损失TL
高频失效频率
c f n 1.85 D
c:声速 D：消声通道的当量直径,圆形取直径, 矩形取边长平均值,其他取面积的开 方
高频失效频率
3 N R' R 3 R' 高于失效频率的某倍频程的消声量 R 失效频率处的消声量 N 高于失效频率的倍频程频带数
2. 阻性消声器的优缺点
突变截面管道中声的传播
x 0处, 符合声压连续条件有 : pt pi pr 体积速度应该连续 : pi pr pt S1 ( ) S 2 c c c
突变截面管道中声的传播
pr S1 S 2 S1 S 2 2 rp , rI ( ) pi S1 S 2 S1 S 2 4S1S 2 I 1 rI 2 ( S1 S 2 ) I 2 S2 S2 4S 2 W I 2 I1S1 S1 ( S1 S 2 )
消声器的传声损失：
TL 0
1. 扩张室式消声器
1. 扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法： 多节扩张室串联
1. 扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法： 在扩张室内插入内接管
消除半波长 奇数倍完全 通过的频率
消除半波长 偶数倍完全 通过的频率
1. 扩张室式消声器
c.上、下限截止频率：
c f u (上限) 1.22 D c 声速 D 扩张室的当量直径
9.1 消声器性能评价
9.1.1 声学性能 9.1.2 空气动力性能 9.1.3 结构性能
9.1.1 声学性能
1.插入损失 2.传声损失 3.减噪量 4.衰减量
1.插入损失 LIL
插入损失：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。
1.插入损失 LIL
( LIL ) A L pA1 L pA2 L pA1 L pA2
9.2.2 抗性消声器
优点： 不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮， 流速较大，洁净要求较高的条件有优势。
对低频噪声有较好的效果。
常用抗性消声器的类型
1.扩张室式消声器 2.共振式消声器 3.干涉式消声器
1. 扩张室式消声器
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。
课堂习题
例：某声源排气噪声在125Hz有一峰值，排气 管直径100mm，扩张管长度为2m，设计一单 节扩张式消声器，要求在125Hz处有13dB的 传递损失。
1 1 2 2 (5)TL 10 lg 10 lg 1 ( m ) sin kl I 4 m 1 1 2 2 2 f 10 lg 1 ( m ) sin l 13dB 4 m c 1 1 2 *125 ( m ) 2 sin 2 2 19.95 4 m 340 1 1 2 * 0.991( m ) 19.95 4 m 1 m 8.97 m 9.08, m 0.11 m D 9.08 *10000 301.33mm 1 D 0.11*10000 33.17mm c 340 f u 1.22 1.22 1378 Hz D 0.301
传声损失：消声器进口端声功率级与出口端声功率 级之差。 TL L pi L pt
各频带的传声损失可表示为： Si TL L pi L pt ( K t K i ) 10 lg St
LPi、 LPt :消声器进口端、出口端的声压级 Ki、 Kt :入射、透射声背景修正量 Si、 St :消声器进口端、出口端的截面积
H e
2
2
v——小截面上的气流平均速度ε——局部阻力系数， 与消声器截面扩张比有关。ρ---空气的密度
2.阻力损失：
2.阻力损失：
b.沿程阻力损失:是由于气流与消声器各壁面之间的摩擦 而产生的阻力损失。
l v2 H f D 2
l——管道长度 D——管道直径 λ——沿程摩擦阻力系数．
优点：在较宽的中、高频范围内消声，特别是 对刺耳的高频声消声效果明显。 缺点： 在高温、高速、含水蒸汽、含尘、含油以及 对吸声材料有腐蚀性的气体中寿命短，消声 效果差； 对低频噪声消声效果不理想。
3.常用阻性消声器的类型
1. 直管式 4.折板式 7.迷宫式 2.片式 5. 声流式 8.盘式 3.蜂窝式 6.室式 9.弯头式
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
1 2 1 TL 10 lg 1 (m ) m 4
1. 扩张室式消声器
当kl n时， 即l n / 2(n 0,1,2....)时， sin kl 0
3. 减噪量 LNR
减噪量： 消声器进口端面测得的平均声压级与出口端 测得的平均声压级差。
LNR L p1 L p 2
4. 衰减量 LA
衰减量：
消声器内部两点之间的声压级 的差值，dB/m。
9.1.2 空气动力学性能
阻力损失： 出口端流体静压比进口端降低的数值。
阻力损失：
a.局部阻力损失简称阻损，
9.2.1 阻性消声器
1.消声机理： 由一维理论导出：
L LA 0 l S
经验公式：
LA 1.03( )
1.4
L l S
0 :消声器的消声系数
L :消声器断面周长 l: 消声器长度，S：消声器截面积
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：
2. 片式消声器
优点：结构不复杂，中、高频消声效果好， 阻力系数较小。
3. 折板式消声器
优点：适用于压力和噪声较高的设备。 缺点：大大增加了阻力损失。
4. 声流式消声器
优点：可达到高消声、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：加工复杂，造价较高。
三、气流对阻性消声器性能的影响
B:马赫数M:气流速度v与声速c的比值 M=v/c
1 ( N ) ( N ) 2 (1 M )
'
顺流时（气流与声传播方向一致），M值为正，消声系 数变小，不利于消声降噪； 逆流时（气流与声传播方向相反） ，M值为负，消声系 数变小，促进消声降噪；
2）气流再生噪声
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。
在直通管道消声器内气流再生噪声的估算公式为：
LA A 60lg
'
' 其中：LA－气流再生噪声 ν－消声器内气流速度，m/s A－常数，与管衬结构，特别是表面结构有关
突变截面管道中声的传播
突变截面管道中声的传播
pi Pi cos(t kx) pr Pr cos(t kx) pt Pt cos(t kx) Pi , Pr , Pt 分别为入射, 反射, 透射声压幅值
突变截面管道中声的传播
质点的速度方程分别为 Pi Pr ui cos(t kx), ur cos(t kx) c c Pt ut cos(t kx) c
9.1.3 结构性能
材料坚固、耐用； 体积小、重量轻； 外形美观大方 结构简单、便于加工、使用、价格便宜。
9.2 消声器的分类和消声机理
阻性消声器 抗性消声器 扩张室消声器 共振腔消声器 无源消声器 干涉式消声器
消
声 器
阻抗复合式消声器
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
环境噪声控制工程
Chapter 9 消声器
消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能 有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。 一个合适的消声器，可以使气流声降低2040dB 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。
三个基本要求
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。
9.2.2 抗性消声器
抗性消声器与阻性消声器不同，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面产生声能的反 射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声 能
5. 蜂窝式消声器
优点：中、高频消声效 果好，可根据不同的适 应范围，设计单元结构。 缺点：阻力损失较大， 阻力系数一般在1-1.5之 间，用于风量较大、流 速较低的情况。
6. 室式消声器
优点：消声频带较宽， 消声量较大。 缺点：阻力损失较大， 占用空间也大，一般适 用于低速进排风消声。
5
0.15 0.173m 5