第九章消声器

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：
系数与阻性消声 器不同
扩张比不能太 大
1. 扩张室式消声器
c f0 2 S1 , S1 连接管截面积 Vl1 c S1 2Vl1
原理 类似 公式 7-21
l1 连接管的长度,V 扩张室的体积 f w (下限) 2 f 0

2. 共振式消声器
利用共振吸声原理进行吸声。
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。
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
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
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
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 )
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
1）当管道为圆形时
1500 D 43.71cm 0.437m 4 3.14 4 S
因为管道的有效直径为：
则管道断面有效周长为：
L D 3.14 0.437 1.372 m
由公式：
L A 1.03

1.4
L l S
L A1 1.03 0.46 1.4
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：Leabharlann Baidu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
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。
7. 迷宫式消声器
优点：可用于流量大、流速低，要求消声量高的 情况。 缺点：气流速度不能过大，否则产生的阻力损失 较大。
8. 盘式消声器
优点：阻损小，体积小，重量轻、安装简便 用于锅炉鼓风机进风口消声、各类风机进风口或管道开口 端。隔声罩、室顶部的散热消声器风口。
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 缺点：
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
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
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，
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；
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．
正常工况下，在所要求的频率范围内，有足 够大的消声量。 消声器对气流的阻力要小，阻力系数要低， 不能影响空气动力设备的正常运行。 气流通过消声器时所产生的气流再生噪声要 低。
Chapter 9 消声器
9.1 9.2 9.3 9.4 消声器性能评价 消声器的分类和消声机理 消声设计 消声设计工程实例
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。
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
2
选择题
声波在突变截面管道中传播时与传播方向无 关的系数为..………( ) [A]声压的反射系数；[B]声强的反射系数； [C]声强的透射系数 [D]声功率的透射系 数
1. 扩张室式消声器
a.消声量的计算： 消声器的传声损失：
1 1 2 2 1 TL 10 lg 10 lg 1 (m ) sin kl I m 4 m S2 / S1 , 称为抗性消声器的扩张比。 l : 消声器的长度 2f k, 波数，k c
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
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
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
5
0.15 0.173m 5
则管道断面周长为：
L 2 (0.173 0.866) 2.078m
所以，
L A 3 1.03 0.46
1.4
2.078 2 9.6dB 0.15
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。
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
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
1.372 2 6.4dB 0.15
2）当管道截面为正方形时 则管道断面周长为： L 4 0.15 1.549m
所以，
L A 2 1.03 0.46
1.4
1.549 2 7.2dB 0.15
0.15 0.866m 5
3）当管道截面为1：5矩形时
则管道断面长和宽分别为：
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。