第九章消聲器第1頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)消聲器的性能評價(jià)消聲器能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過，是控制噪聲的有效工具。消聲器是安裝在空氣動力設(shè)備（如鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)）氣流通道上或進(jìn)、排氣系統(tǒng)中的降低噪聲的裝置。第2頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月消聲器的性能主要從以下三個(gè)方面來評價(jià)。消聲性能，即消聲器的消聲量和頻譜特性空氣動力性能，即阻損或阻力系數(shù)結(jié)構(gòu)性能，具有同樣的消聲性能和空氣動力性能的消聲器

第3頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)消聲器的分類及消聲機(jī)理消聲器的種類很多，但究其消聲機(jī)理，可以把它們分為6種主要類型，即阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合式消聲器、微穿孔板消聲器以及小孔消聲器和有源消聲器。第4頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、阻性消聲器阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。阻性消聲器能在較寬的中高頻范圍內(nèi)消聲，特別是對于刺耳璄高頻聲有較好的消聲效果。阻性消聲器的消聲量與消聲器的形式、長度、通道橫截面積有關(guān)，同時(shí)與吸聲材料的種類、密度、和厚度等因素也有關(guān)。第5頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月阻性消聲器的消聲量ΔL可按下面的基本公式計(jì)算（6-1）式中ΔL——消聲量，單位為dB；

——消聲系數(shù)，一般可取表6-1的值；

l——消聲器的有效部分長度，單位為m；

P——消聲器的通道斷面周長，單位為m；

S——消聲器的通道有效橫截面積，單位為m2。

第6頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月阻性消聲器一般有：（一）管式消聲器（二）片式消聲器（三）蜂窩式消聲器（四）折板式消聲器（五）迷宮式消聲器（六）聲流式消聲器第7頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月二、抗性消聲器抗性消聲器與阻性消聲器的消聲機(jī)理是完全不同的。沒有敷吸聲材料，因而不能直接吸收聲能。適用于消除中、低頻噪聲，主要有擴(kuò)張室式和共振式兩種類型。第8頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）擴(kuò)張室式消聲器擴(kuò)張室式消聲器也稱膨脹式消聲器，是利用管道橫截面的擴(kuò)張和收縮引起的聲反射和干涉來進(jìn)行消聲的。單節(jié)擴(kuò)張室式消聲器是由連管和擴(kuò)張室組成的。頻率特性是由室長決定。第9頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月它的消聲量ΔL（單位為dB）為

ΔL（6-9）式中l(wèi)——擴(kuò)張室的長度，單位為m；

m，m1，m2——擴(kuò)張比，m=S2/S1，m1=S/S1，m2=S/S2；

k——波數(shù)，k。通常把擴(kuò)張室式消聲器的出口和入口管徑設(shè)計(jì)為同樣尺寸，即m=m1=m2，此時(shí)公式6-9就變成ΔL（6-10）

第10頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）共振式消聲器最簡單的共振式消聲器是單腔共振式消聲器。消聲原理和穿孔板共振結(jié)構(gòu)的相似。第11頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月固有頻率f0（單位Hz）為（6-11）式中c——聲速，取c=340m/s；

V——空腔體積，單位為m3；

G——傳導(dǎo)率，單位為m

t——穿孔板厚度，單位為md——孔徑，單位為m；

n——孔數(shù)；

S——一個(gè)孔的截面積，單位為m2。

第12頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月共振式消聲器的消聲量一般可用下式估算（6-12）式中S——?dú)饬魍ǖ赖慕孛娣e，單位為m2；

V——空腔體積，單位為m3；

G——傳導(dǎo)率，單位為m；

f——聲波頻率，單位為Hz；共振式消聲器氣流通道的截面積，主要根據(jù)空氣動力性能的要求選定。在一般情況下，對于單通道，直徑應(yīng)小于250mm。當(dāng)氣流流量加大需用多通道時(shí)，每個(gè)通道的寬度可取100~200mm。

第13頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月另外，共振式消聲器必須滿足以下幾個(gè)條件：共振腔的長、寬、高（或深度）尺寸，都要小于共振頻率的1/3波長。穿孔段長度不應(yīng)大于共振頻率的十二分之一波長，而且穿孔要盡量集中在共振腔的中部，呈均勻分布。共振式消聲器適用于消除噪聲中特別強(qiáng)烈的低中頻峰值頻率成分。第14頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）阻抗復(fù)合式消聲器阻性消聲器在中高頻范圍內(nèi)有較好的消聲效果，而抗性消聲器可以有效地消除低中頻噪聲。若取這兩種消聲器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，就能夠獲得在較寬的頻率范圍內(nèi)令人滿意的消聲效果。把阻性結(jié)構(gòu)和抗性結(jié)構(gòu)按照一定的方式組合起來，就夠成了阻抗復(fù)合式消聲器。常用的阻抗復(fù)合式消聲器有阻—擴(kuò)復(fù)合式、阻—共復(fù)合式、阻—共—擴(kuò)復(fù)合式等。根據(jù)阻性和抗性兩種消聲原理，可以組合出各式各樣的阻抗復(fù)合式消聲器。第15頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月阻抗復(fù)合式消聲器由既有吸聲材料，又有共振腔\擴(kuò)張室等的聲學(xué)濾波元件組成，消聲原理定性地可以認(rèn)為是阻性和抗性各自消聲原理的結(jié)合。但是由于聲波的波長比較長，因此當(dāng)消聲器以阻和抗的形式復(fù)合在一起時(shí),就會出現(xiàn)聲的耦合作用，互相產(chǎn)生影響，因此不能看作是簡單的疊加關(guān)系。圖6-12給出幾種阻抗復(fù)合式消聲器.第16頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月阻抗復(fù)合式消聲器具有寬頻帶、高吸收的消聲效果，主要用于消除各種風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)的噪聲。但由于阻性段有吸聲材料，因此阻抗復(fù)合式消聲器一般不適用在高溫和含塵等環(huán)境中使用。第17頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月四、微穿孔板消聲器微穿孔板消聲器是阻抗復(fù)合式消聲器的一種特殊形式，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)本身就是一個(gè)既有阻性又有抗性的吸聲元件，把它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合和排列，就構(gòu)成了微穿孔板消聲器。第18頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月微穿孔板消聲器的特性一般由純金屬薄板制作適用于需要非常清潔的高級空調(diào)設(shè)備微穿孔板的穿孔率很低，孔細(xì)而密，表面光潔，摩擦系數(shù)小微穿孔板消聲器產(chǎn)生的氣流再生噪聲小，在高速氣流下，它比阻性消聲器的消聲效果明顯要好第19頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月五、小孔消聲器小孔消聲器是一根直徑與排氣管直徑相等、末端封閉的管子，管壁上鉆有很多小孔，見圖6-14。消聲原理是以噴氣噪聲的頻譜為依據(jù)的，圖6-15給出的幾種不同噴孔孔徑D的噴氣噪聲的頻譜特性。小孔消聲器是降低氣體排放時(shí)產(chǎn)生的噪聲的一種消聲器，它有體積小、重量輕和消聲能力大的特點(diǎn)，主要用來控制空氣壓縮機(jī)及火力發(fā)電廠的鍋爐排氣、鋼鐵企業(yè)的高爐放風(fēng)、化工廠的氣體放散等的噪聲。第20頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月六、有源消聲器有源消聲器（也稱電子消聲器）的基本原理是在原來的噪聲場中，利用電子設(shè)備再產(chǎn)生一個(gè)與原來的聲壓大小相等、相位相反的聲波，即反噪聲，使其在一定范圍內(nèi)與原來的聲場相抵消。第21頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月由傳聲器、放大器、相移裝置、功率放大器和揚(yáng)聲器等組成（見圖6-16）。有源消聲器除了在較小的范圍內(nèi)用于降低低頻噪聲（如機(jī)床旁邊工人耳邊、飛機(jī)座艙駕駛員頭部附近等），或在較大范圍內(nèi)用于降低簡單穩(wěn)定的聲源（如大變壓器站、大加壓站等）的噪聲外，并未得到普遍使用。把有源消聲器廣泛地應(yīng)用于工業(yè)噪聲控制，還有很多問題尚未解決，但隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用前途必然是十分廣闊的。第22頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)消聲器的測量技術(shù)對消聲器的性能除了從理論上進(jìn)行估算以外，一般還需要根據(jù)實(shí)際測量來定。圖6-18是一種消聲器實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。利用該實(shí)驗(yàn)裝置，可以測定消聲器的靜態(tài)插入損失、氣流再生噪聲和阻力系數(shù)（阻力損失）等。第23頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、消聲器靜態(tài)插入損失測量用白噪聲信號發(fā)生器在室內(nèi)發(fā)聲，聲波經(jīng)過管道向混響室傳播，在混響室內(nèi)測量安裝消聲器前后的各個(gè)頻率或倍頻的聲功率級，將結(jié)果相減所得之差值即為該消聲器的靜態(tài)聲功率級插入損失。第24頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月對于阻性消聲器，其動態(tài)插入損失和靜態(tài)插入損失之間有如下關(guān)系（6-15）式中——動態(tài)插入損失，單位dB;——靜態(tài)插入損失，單位dB;Ma——,馬赫數(shù)；

V——?dú)饬魉俣?，單位為m/s;C——聲速，單位為m/s。

,

第25頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣流再生噪聲測量氣流再生噪聲是氣流受局部阻力或摩擦阻力產(chǎn)生湍流而產(chǎn)生的噪聲，以及氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動而輻射出來的噪聲氣流再生噪聲的大小取決于氣流速度和消聲器的結(jié)構(gòu)第26頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月氣流再生噪聲對消聲器消聲性能的影響設(shè)消聲器入口噪聲級為L入，出口噪聲級為L出，再生噪聲級為L再，出口環(huán)境噪聲級為L環(huán)，則（1）當(dāng)L出-L再>10dB時(shí)，再生噪聲對消聲器的消聲性能無影響，此時(shí)測得的消聲量ΔL=L入-L出，是該消聲器的實(shí)際消聲量。第27頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）當(dāng)時(shí)，再生噪聲對消聲器的消聲性能有一定程度的影響。但進(jìn)行修正后可得到實(shí)際消聲量的近似值，

L出>L再時(shí)

ΔL=L入-L出-ΔL增值，

L出<L再時(shí)

ΔL=L入-L再-ΔL增值；第28頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（3） 當(dāng)L再-L出<10dB以上時(shí)，再生噪聲對消聲器的消聲性能有很大影響，消聲器的消聲量僅為L入-L再。此時(shí)，由于再生噪聲的影響，消聲器的長度不論怎樣加長，起出口端的聲級也不會降低，消聲作用得不到充分的發(fā)揮。（4） 無論何種情況，在消聲器出口端測得的噪聲值都應(yīng)大于L環(huán)10dB以上，否則，由于環(huán)境噪聲的干擾，將測不到準(zhǔn)確的消聲量，消聲量的效果再好也顯示不出來。第29頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月三、消聲器的阻損測量以風(fēng)機(jī)為聲源，輸出具有一定流速的氣流，分別測量消聲器入口端和出口端的全壓，其差值即為消聲器在這種風(fēng)速下的阻力損失第30頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月若在不同風(fēng)速下測出消聲器的動壓和阻力損失，則可按下式算出該消聲器的平均阻力系數(shù)，（6-16）式中——消聲器入口和出口斷面上的平均全壓差；

——測點(diǎn)斷面上的平均壓差。

第31頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)消聲器的設(shè)計(jì)安裝消聲器是控制氣流噪聲通過管道向外傳播的重要措施。凡空氣動力機(jī)械設(shè)備（如鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、氣輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及各種排氣放空裝置等）輻射噪聲超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，都應(yīng)設(shè)計(jì)安裝與其相適應(yīng)的消聲器。第32頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、設(shè)計(jì)原則（1）根據(jù)噪聲源所需要的消聲量（A聲級和倍頻程聲級）、空氣動力性能要求以及空氣動力設(shè)備管道中的防潮、耐油、防火、耐高溫等要求，選擇消聲器的類型。第33頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月1）對以低、中頻為主的噪聲源（如離心通風(fēng)機(jī)等），可以采用阻性或阻抗復(fù)合式消聲器；2）對寬帶噪聲源（如高速旋轉(zhuǎn)的鼓風(fēng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等），可以采用阻抗復(fù)合式消聲器或微穿孔板消聲器；3）對脈動性低頻噪聲源（如空壓機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等），可以采用抗性消聲器或微穿孔板消聲器；4）對高壓、高速排氣放空噪聲，可以采用小孔消聲器或消聲坑道等；5）對潮濕、高溫、油霧、有火焰的空氣動力機(jī)械設(shè)備，可以采用抗性消聲器或微穿孔板消聲器。第34頁，課件共37頁，創(chuàng)作于20