噪聲控制技術(shù)-第九章.ppt

第九章消聲器 消聲器是消減氣流噪聲的裝置 把它接在管道中或進 排氣口上 能讓氣流通過 對噪聲具有一定的消減作用 第一節(jié)消聲器的分類 評價和設(shè)計程序 對一個好的消聲器要有五個方面的基本要求 1 在消聲性能上的要求 要求具有較高的消聲值和較寬的消聲頻率 也就是說要在所需要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量 2 空氣動力性能上的要求 消聲器對氣流的阻力要小 安裝消聲器后所增加的阻力損失要控制在實際容許的范圍內(nèi) 3 機械結(jié)構(gòu)性能上的要求 消聲的體積要小 重量要輕 結(jié)構(gòu)簡單 便于加工 安裝和維修 4 外形和裝飾上的要求 符合實際安裝空間的需要 美觀大方 表面裝飾與設(shè)備相協(xié)調(diào)5 價格費用要求 價格便宜 使用壽命長 二 消聲器的聲學(xué)性能評價量 1 插入損失 LIL 即系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外某點測得的聲功率之差 2 傳聲損失 TL 即消聲器進出口端聲功率級之差 3 減噪量 LNR 即消聲器進出口端測得的平均聲壓級之差 4 衰減量 LA 即消聲器內(nèi)部兩點間的聲壓級的差值 通常用消聲器的單位長度的衰減量 dB m 來表征消聲器內(nèi)聲傳播特性 一 消聲器的分類與適用范圍 1 阻性消聲器 如P 177圖9 1 包括的形式 直管式 片式 折板式 聲流式 蜂窩式 彎頭式等 消聲的頻率特性 具有中 高頻消聲性能 適用范圍 消除風(fēng)機 燃氣輪機進氣噪聲 即氣體流速不大的情況 消聲原理 利用吸聲材料消聲 把吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)壁或按一定的方式在管道中排列起來 就構(gòu)成了阻性消聲器 與電學(xué)類比 吸聲材料就相當(dāng)于電阻 故稱阻性消聲器 2 抗性消聲器 包括的形式 擴張室式 如P 181圖9 3 共振腔式 如P 184圖9 7 干涉型 如P 188圖9 10 消聲的頻率特性 具有低 中頻消聲性能 適用范圍 消除空壓機 內(nèi)燃機 汽車排氣噪聲 較高氣速的情況 消聲原理 通過控制聲抗的大小來進行消聲的 與阻性消聲器不同 它不使用吸聲材料而是在管道上接截面積突變的管段或旁接共振腔 利用聲阻抗的改變 使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面發(fā)生反射 干涉等現(xiàn)象 從而在消聲器的外測 達到了消聲的目的 3 阻抗復(fù)合式消聲器 如 P 190 圖9 12和P 191圖9 13 包括的形式 阻 擴型 阻 共型 阻 擴 共型等 消聲的頻率特性 具有低 中 高頻消聲性能 適用范圍 消除鼓風(fēng)機 大型風(fēng)洞 試車臺噪聲 消聲原理 把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合起來而構(gòu)成的 可定性地認為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加 并非簡單的疊加關(guān)系 4 微穿孔板消聲器 包括的形式 單層微穿孔板 雙層微穿孔板等 消聲的頻率特性 寬頻帶消聲性能 適用范圍 適于高溫 潮濕有水 有油霧及特別清潔衛(wèi)生的場合 消聲原理 利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器 5 噴注耗散型消聲器 也稱擴散式消聲器 包括的形式 小孔噴注型 如P 194圖9 15 降壓擴容型 多孔擴散型 如P 195圖9 16 引射摻冷型 如P 198圖9 19 消聲的頻率特性 寬頻帶消聲性能 適用范圍 消除壓力氣體排放噪聲 如鍋爐排氣 高爐放氣 化工廠工藝氣體放散 原理 不是在聲音發(fā)出后進行消除 而是從發(fā)生機理上使干擾噪聲減小 噴注噪聲值頻率與噴口直徑成反比 如果噴口直徑變小 噴口輻射的噪聲能量將從低頻移向高頻 于是低頻噪聲被降低 而高頻噪聲反而升高 如果孔徑小到一定值時 噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍 6 噴霧消聲器 如P 197圖9 17 消聲的頻率特性 低頻消聲性能 適用范圍 消除高溫蒸汽排放噪聲 7 電子消聲器 如P 189圖9 11 消聲的頻率特性 寬頻帶消聲性能 適用范圍 用于低頻消聲的一種輔助 原理 噴淋水霧改變介質(zhì)的密度 即增加聲阻抗 原理 人為地產(chǎn)生一個幅值相同而相位相反的聲波 使兩列聲波在一定的空間區(qū)域相互干涉而抵消 達到降噪目的 三 消聲器的設(shè)計程序 1 噪聲源的調(diào)查和特性分析 聲源解析 周圍自然環(huán)境和聲學(xué)環(huán)境條件等 2 噪聲標準的確定 根據(jù)評價區(qū)周圍環(huán)境要求及國家相關(guān)聲環(huán)境質(zhì)量標準和噪聲排放標準 3 消聲量的計算 根據(jù)管道截面 確定消聲器通道結(jié)構(gòu) 根據(jù)降噪要求 決定消聲器的長度 4 選擇消聲器的類型 根據(jù)噪聲的頻譜 選定消聲器的種類 5 檢驗 驗算消聲頻率范圍 第二節(jié)阻性消聲器 一 阻性消聲器的聲衰減量 其中 L 消聲器氣流通道斷面周長 mS 消聲器的氣流通道截面積 m2l 消聲器的有效長度 m a0 與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)的消聲系數(shù) H J 賽賓經(jīng)驗公式 降噪量與材料吸聲性能和周長 截面比有關(guān) 理論計算公式 例1 選用同一種吸聲材料 平均吸聲系數(shù)為0 46 襯貼的消聲管道 管道有效長度為2m 管道有效截面積1500cm2 當(dāng)截面形狀分別為圓形 正方形和1 5矩形時 試問哪種截面形狀的聲音衰減量最大 哪種最小 解 由公式 因為管道的有效直徑為 則管道斷面有效周長為 1 當(dāng)管道為圓形時 2 當(dāng)管道截面為正方形時 則管道斷面周長為 所以 3 當(dāng)管道截面為1 5矩形時 則管道斷面長和寬分別為 則管道斷面周長為 所以 因此 有 LA3 LA2 LA1 即 管道截面為矩形的聲音衰減量最大 截面為圓形管道聲音衰減量最小 二 高頻失效頻率 即消聲性能下降的頻率 基于高頻率聲音的方向性強 與管壁的吸聲材料接觸減少 其中 D 消聲通道截面平均邊長 當(dāng)量直徑 m圓形管道為直徑 矩形管道為邊長平均值 其他管道取面積的開方值 當(dāng)頻率每增加一個倍頻帶 其消聲量約下降1 3 其經(jīng)驗估算公式為 其中 R 高于失效頻率的某倍頻帶的消聲量 R 失效頻率處的消聲量 作為參考值 N 高于失效頻率的倍頻程頻帶數(shù) 三 氣流對阻性消聲器性能的影響 主要表現(xiàn)在兩個方面 1 氣流的存在改變了消聲器內(nèi)聲衰減規(guī)律 特別是高速氣流 2 氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種附加噪聲 即氣流再生噪聲 A 順流時 氣流與聲傳播方向一致 由于氣體流速在管道內(nèi)不均一 根據(jù)折射原理 聲波向管壁彎曲 促進消聲降噪 B 逆流時 氣流與聲傳播方向相反 聲波向管道中心彎曲 導(dǎo)致聲波與吸聲材料接觸機會減少 不利于消聲降噪 氣流經(jīng)過消聲器通道時 因局部阻力或摩擦阻力而產(chǎn)生湍流 相應(yīng)輻射一些噪聲 氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動而輻射噪聲 在直通管道消聲器內(nèi)氣流再生噪聲的估算公式為 其中 LA 氣流再生噪聲 消聲器內(nèi)氣流速度 m s 一個消聲器具體應(yīng)用到現(xiàn)場時 氣流究竟對它的性能影響有多大 需結(jié)合噪聲源強度 氣流速度大小以及消聲器結(jié)構(gòu)等因素進行具體分析 不同的結(jié)構(gòu) 氣流在管道中允許風(fēng)速不同 第三節(jié)抗性消聲器 一 擴張室消聲器 膨脹式消聲器 消聲原理 聲波在管道截面的突然擴張 或收縮 造成通道內(nèi)聲阻抗突變 使聲波傳播方向發(fā)生改變 在管道內(nèi)發(fā)生反射 干涉等現(xiàn)象 從而達到消聲的目的 單節(jié)擴張室消聲器的消聲量計算 其中 稱為抗性消聲器的擴張比 二 共振腔消聲器 1 消聲原理 該系統(tǒng)是共振吸聲結(jié)構(gòu) 管壁小孔中的空氣類似活塞 具有一定的聲質(zhì)量 密閉空腔類似空氣彈簧 具有一定的彈性 當(dāng)聲波傳到腔口時 在聲波的作用下 空氣柱產(chǎn)生振動 振動時與腔口壁的摩擦使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散 同時由于聲阻抗