華南理工環(huán)境科學(xué)課件08第二章 第六節(jié)噪聲控制技術(shù)

1、第二章 噪聲污染及其控制第一節(jié) 概述第二節(jié) 聲學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié) 噪聲控制技術(shù)吸聲第五節(jié) 噪聲控制技術(shù)隔聲第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 第七節(jié) 噪聲控制技術(shù)有源噪聲控制簡(jiǎn)介 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設(shè)計(jì) ( (一一) )消聲原理消聲原理 ( (二二) )消聲器的性能評(píng)價(jià)消聲器的性能評(píng)價(jià) 概 述一一 消聲器：消聲器：允許氣流通過(guò)，又能有效阻止或減弱噪聲允許氣流通過(guò)，又能有效阻止或減弱噪聲向外傳播的裝置。向外傳播的裝置。性能：性能：優(yōu)良的消聲

2、器可使氣流噪聲降低優(yōu)良的消聲器可使氣流噪聲降低202040dB(A) 40dB(A) 種類：種類：按其消聲機(jī)理和結(jié)構(gòu)大致可分為按其消聲機(jī)理和結(jié)構(gòu)大致可分為 阻性阻性消聲器消聲器 抗性抗性消聲器消聲器 阻抗復(fù)合式阻抗復(fù)合式消聲器消聲器 微穿孔板微穿孔板消聲器消聲器 擴(kuò)散擴(kuò)散消聲器消聲器 ( (一一) )消聲原理消聲原理 各自具有不同的消聲頻各自具有不同的消聲頻譜特性，可根據(jù)設(shè)備的譜特性，可根據(jù)設(shè)備的空氣動(dòng)力性空氣動(dòng)力性及及噪聲頻譜噪聲頻譜選用適當(dāng)?shù)南暺鳌＿x用適當(dāng)?shù)南暺鳌?( (一一) )消聲原理消聲原理 ( (二二) )消聲器的性能評(píng)價(jià)消聲器的性能評(píng)價(jià) 概 述一一 （1 1）消聲量大）消聲量

3、大（2 2）壓力損失?。毫p失?。? 3）適應(yīng)性廣）適應(yīng)性廣（4 4）外形美觀）外形美觀 正常工況下，在所要求的頻帶范正常工況下，在所要求的頻帶范圍內(nèi)應(yīng)有足夠大的消聲量圍內(nèi)應(yīng)有足夠大的消聲量 對(duì)氣流阻力小，壓力損失要對(duì)氣流阻力小，壓力損失要 控制在允許的范圍內(nèi)，不影控制在允許的范圍內(nèi)，不影 響設(shè)備的正常工作。響設(shè)備的正常工作。 材質(zhì)耐用，耐高溫、耐腐蝕、耐材質(zhì)耐用，耐高溫、耐腐蝕、耐 潮濕、耐粉塵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、潮濕、耐粉塵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，便于制作安裝和維修。重量輕，便于制作安裝和維修。 外形美觀大方，表面裝飾應(yīng)與設(shè)外形美觀大方，表面裝飾應(yīng)與設(shè)備總體相協(xié)調(diào)備總體相協(xié)調(diào) 。 衡

4、量消聲器性能優(yōu)衡量消聲器性能優(yōu)劣的主要評(píng)價(jià)量劣的主要評(píng)價(jià)量 (1)(1)插入損失插入損失 ILL(2)(2)傳遞損失傳遞損失 RL(3)(3)減噪量減噪量 NRL系統(tǒng)中插入消聲器前、后在系統(tǒng)外某定點(diǎn)系統(tǒng)中插入消聲器前、后在系統(tǒng)外某定點(diǎn)分別測(cè)得的聲壓級(jí)分別測(cè)得的聲壓級(jí)L Lp1p1與與L Lp2p2之差。之差。12ILppLLL(1)(1)插入損失插入損失 ILL優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直觀實(shí)用，測(cè)量簡(jiǎn)單；直觀實(shí)用，測(cè)量簡(jiǎn)單；適于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中用來(lái)評(píng)價(jià)安裝消聲器前后的綜合適于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中用來(lái)評(píng)價(jià)安裝消聲器前后的綜合效果。效果。消聲器進(jìn)口端入射聲的聲功率級(jí) 與出口端透射聲的聲功率級(jí) 之差。 (2-167) 傳遞損

5、失反映消聲器自身的特性，與聲源等因素傳遞損失反映消聲器自身的特性，與聲源等因素?zé)o關(guān)；無(wú)關(guān)；適用于理論計(jì)算和在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)消聲器自身的消適用于理論計(jì)算和在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)消聲器自身的消聲特性。聲特性。(2)(2)傳遞損失傳遞損失 RL112210lgRWWWLLLW1WL2WL消聲器進(jìn)口端平均聲壓級(jí)（ ）與出口端平均聲壓級(jí)（ ）之差。(2-168) 這種測(cè)量方法易受氣象條件、背景噪聲等這種測(cè)量方法易受氣象條件、背景噪聲等影響，誤差較大，較少采用。影響，誤差較大，較少采用。(3)(3)減噪量減噪量 NRL12NRppLLL1pL2pL第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲

6、概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設(shè)計(jì) ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 ( (二二) )阻性阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式消聲器的結(jié)構(gòu)形式 阻性消聲器 二二 ( (三三) )阻性阻性消聲器性能的影響因素消聲器性能的影響因素 阻性消聲器：利用吸聲材料吸聲材料消聲的吸收型消聲器。吸聲材料相當(dāng)于電阻，故稱阻性消聲器。 ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 原理：將吸聲材料固定在 氣流通道內(nèi)，利用聲波在 多孔吸聲材料中傳播時(shí)， 因摩擦阻力和粘滯阻力將 聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到消 聲的目的。 ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 ( (二

7、二) )阻性阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式消聲器的結(jié)構(gòu)形式 阻性消聲器 二二 ( (三三) )阻性阻性消聲器性能的影響因素消聲器性能的影響因素 圖圖2- 38 阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖 ( (二二) )阻性阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式消聲器的結(jié)構(gòu)形式 e.蜂窩式蜂窩式 a.直管式直管式 b.片式片式 f.消聲彎頭消聲彎頭 c.折板式折板式 d.聲流式聲流式 結(jié)構(gòu)形式：如圖2-38(a)所示；1.單通道直管式消聲器單通道直管式消聲器 AL式中，式中， 消聲量，消聲量，dBdB； 消聲器通道斷面的有效周長(zhǎng)，消聲器通道斷面的有效周長(zhǎng)，m m； 消聲器通道的有效截面積，消聲器通道的有效截面積，m m2

8、2； 消聲器有效長(zhǎng)度，消聲器有效長(zhǎng)度，m m； 垂直入射吸聲系數(shù)；垂直入射吸聲系數(shù)； 消聲系數(shù)，與材料的垂直入射吸聲系數(shù)有關(guān)消聲系數(shù)，與材料的垂直入射吸聲系數(shù)有關(guān), ,由表由表2-192-19查查得得PSl00 0APLlS AL(2-169) 消聲衰減量 計(jì)算 （1）AN別洛夫公式：低、中頻特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣流直通、阻力損失?。贿m用：小流量管道消聲。式(2-169)中 的確定（表2-19）1.單通道直管式消聲器單通道直管式消聲器 由表由表2-19 2-19 確定確定 ，即可用式（，即可用式（2-1692-169）計(jì)算消聲量。）計(jì)算消聲量。式式(2-169)(2-169)未考慮氣流條件，在低、

9、中頻時(shí)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基未考慮氣流條件，在低、中頻時(shí)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本相等，但在高頻時(shí)，計(jì)算值往往高于實(shí)測(cè)值。本相等，但在高頻時(shí)，計(jì)算值往往高于實(shí)測(cè)值。設(shè)計(jì)阻性消聲器時(shí)，盡可能選用吸聲性能好的多孔材料，并詳設(shè)計(jì)阻性消聲器時(shí)，盡可能選用吸聲性能好的多孔材料，并詳細(xì)計(jì)算通道的幾何尺寸，對(duì)于相同截面積的通道，細(xì)計(jì)算通道的幾何尺寸，對(duì)于相同截面積的通道，P/SP/S值以矩形值以矩形最大，圓形最小。最大，圓形最小。0 表表2-19 與與 的關(guān)系的關(guān)系 )(000)(0 11.50.860.750.640.550.470.390.310.050.6010.550.500.450.

10、400.350.3050.100.050() 00 （2 2）H HJ J賽賓經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：賽賓經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：高頻高頻(2-170)(2-170) 式中，式中， 吸聲材料無(wú)規(guī)則入射平均吸聲系數(shù)，表吸聲材料無(wú)規(guī)則入射平均吸聲系數(shù)，表2-202-20列出列出 了了 與與 間的關(guān)系。間的關(guān)系。1.41.03( )APLlS式（式（2-1692-169）和式（）和式（2-1702-170）大致相同，僅僅是對(duì)吸聲系數(shù)）大致相同，僅僅是對(duì)吸聲系數(shù)的修正不同。的修正不同。 1.單通道直管式消聲器單通道直管式消聲器 1.4( )表表2-20 與與 的換算關(guān)系的換算關(guān)系 1.000.8630.

11、7320.6070.4890.3290.3271.000.900.800.700.600.500.450.2770.2300.1850.1440.1050.0700.0400.0150.400.350.3050.100.054 . 1)(1.4( )1.4( )消聲衰減量消聲衰減量 n與單通道直管式消聲器與單通道直管式消聲器計(jì)算公式計(jì)算公式相似。相似。n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于多個(gè)單通道直管式消聲器組成。相當(dāng)于多個(gè)單通道直管式消聲器組成。n當(dāng)片式消聲器每個(gè)通道的構(gòu)造尺寸相同時(shí)，只要計(jì)當(dāng)片式消聲器每個(gè)通道的構(gòu)造尺寸相同時(shí)，只要計(jì)算單個(gè)通道的消聲量。算單個(gè)通道的消聲量。n通常取吸聲片

12、厚度為通常取吸聲片厚度為5050100mm100mm，片間距離，片間距離( (通道寬通道寬度度) )取取100100250mm250mm。2.片式消聲器片式消聲器 AL結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：將片式消聲器中的直板改為折板。將片式消聲器中的直板改為折板。是是片式消聲器的變型。片式消聲器的變型。原理原理：將直通道改為曲折通道，：將直通道改為曲折通道，給定直線長(zhǎng)給定直線長(zhǎng)度情形下，可增加聲波在管道內(nèi)的傳播路程，度情形下，可增加聲波在管道內(nèi)的傳播路程，增加反射次數(shù)，增加反射次數(shù)，提高高頻消聲量提高高頻消聲量。為了減小阻力損失，折角一般為了減小阻力損失，折角一般小于小于2020。3.折板式消聲器折板式消聲器 結(jié)構(gòu)結(jié)

13、構(gòu)：將折板式的折角變?yōu)槠交⌒伟?。：將折板式的折角變?yōu)槠交⌒伟濉Ｔ碓恚寒?dāng)聲波通過(guò)時(shí)，增加反射次數(shù)，并對(duì)：當(dāng)聲波通過(guò)時(shí)，增加反射次數(shù)，并對(duì)某些頻率的聲波產(chǎn)生吻合振動(dòng)，從而改善吸某些頻率的聲波產(chǎn)生吻合振動(dòng)，從而改善吸聲性能。聲性能。特點(diǎn)特點(diǎn)：可使氣流較為通暢地通過(guò)，達(dá)到高消：可使氣流較為通暢地通過(guò)，達(dá)到高消聲、低阻損的要求。聲、低阻損的要求。 4.聲流式消聲器聲流式消聲器 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：若干個(gè)小型直管消若干個(gè)小型直管消 聲器并聯(lián)而成，形似蜂窩。聲器并聯(lián)而成，形似蜂窩。原理：原理：小型管道的周長(zhǎng)與截面積之比值小型管道的周長(zhǎng)與截面積之比值P/S比直管式和片式比直管式和片式大，所以消聲量較高。大，所

14、以消聲量較高。特點(diǎn)：特點(diǎn)：小管的尺寸很小，使上限失效頻率大大提高，改善小管的尺寸很小，使上限失效頻率大大提高，改善了高頻消聲特性。了高頻消聲特性。計(jì)算：計(jì)算：一個(gè)小型直管消聲器的消聲量就可以表示整個(gè)消聲一個(gè)小型直管消聲器的消聲量就可以表示整個(gè)消聲器的消聲量。器的消聲量。5.蜂窩式消聲器蜂窩式消聲器 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：在彎管壁面襯貼吸聲材料。其形式有圓管彎頭、：在彎管壁面襯貼吸聲材料。其形式有圓管彎頭、矩形管彎頭、圓弧形彎頭和直角形彎頭等。矩形管彎頭、圓弧形彎頭和直角形彎頭等。 原理原理：消聲彎頭能改變管道內(nèi)氣流的方向。：消聲彎頭能改變管道內(nèi)氣流的方向。特征參數(shù)特征參數(shù)：n彎頭上襯貼彎頭上襯貼吸聲材料的

15、長(zhǎng)度吸聲材料的長(zhǎng)度, ,一般相當(dāng)于管道截面一般相當(dāng)于管道截面尺寸的尺寸的2 24 4倍倍。n彎頭的彎頭的插入損失大致與彎折角度成正比插入損失大致與彎折角度成正比，如，如30彎彎頭的插入損失僅為頭的插入損失僅為90彎頭的彎頭的1/3。n對(duì)于無(wú)規(guī)則入射，對(duì)于無(wú)規(guī)則入射，180彎頭的減噪量約為彎頭的減噪量約為90彎頭的彎頭的1.5倍。倍。 6. 消聲彎頭消聲彎頭 ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 ( (二二) )阻性阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式消聲器的結(jié)構(gòu)形式 阻性消聲器 二二 ( (三三) )阻性阻性消聲器性能的影響因素消聲器性能的影響因素 ( (三三) )阻性阻性消聲器性能的影響因素消聲器性能的

16、影響因素 1. 頻率的影響頻率的影響 高頻失效：在一定截面積的氣流通道中，當(dāng)入射聲波的頻率高至一定限度時(shí)，由于方向性很強(qiáng)而形成“光束狀”傳播，很少接觸貼附的吸聲材料，消聲量明顯下降的現(xiàn)象。上限失效頻率 ：產(chǎn)生高頻失效所對(duì)應(yīng)的頻率。 f上上限失效頻率上限失效頻率 計(jì)算公式計(jì)算公式：直管式消聲器直管式消聲器 f上1.85cfD上(2-171)(2-171) 式中，式中， 聲速，聲速，m/sm/s； 消聲器通道的當(dāng)量直徑，消聲器通道的當(dāng)量直徑，m m；對(duì)矩形管道取邊長(zhǎng)；對(duì)矩形管道取邊長(zhǎng)平均值，圓形管道取直徑，其它可取面積的開方值。平均值，圓形管道取直徑，其它可取面積的開方值。cD當(dāng) 時(shí)，某倍頻帶的消

17、聲量 按下式估算式中，式中， 處的消聲量，處的消聲量，dBdB； 高于高于 的倍頻程頻帶數(shù)。的倍頻程頻帶數(shù)。 f上(2-172)(2-172) f33nLLLf上f上nL2. 結(jié)構(gòu)的影響結(jié)構(gòu)的影響 阻性消聲器阻性消聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在高頻失效頻率附近采取時(shí)，在高頻失效頻率附近采取下述辦法可顯著提高高頻消聲效果。下述辦法可顯著提高高頻消聲效果。n小風(fēng)量細(xì)管道可選用直管式；較大風(fēng)量粗管道須采用多通小風(fēng)量細(xì)管道可選用直管式；較大風(fēng)量粗管道須采用多通道形式。道形式。n消聲器通道中加裝消聲片或?qū)⑾暺髟O(shè)計(jì)成片式、折板式、消聲器通道中加裝消聲片或?qū)⑾暺髟O(shè)計(jì)成片式、折板式、蜂窩式或彎頭式等，可提高中

18、高頻消聲效果。蜂窩式或彎頭式等，可提高中高頻消聲效果。問(wèn)題？問(wèn)題？n對(duì)低頻效果不明顯；對(duì)低頻效果不明顯；n通道過(guò)多或出現(xiàn)彎曲，會(huì)顯著增加阻力損失，使消聲器的通道過(guò)多或出現(xiàn)彎曲，會(huì)顯著增加阻力損失，使消聲器的空氣動(dòng)力性能下降?？諝鈩?dòng)力性能下降。 3. 氣流的影響氣流的影響 氣流再生噪聲：高速氣流經(jīng)過(guò)消聲器時(shí)因局部阻力和摩擦阻力形成湍流產(chǎn)生的噪聲。輻射噪聲：高速氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動(dòng)倍頻帶的氣流再生噪聲的聲功率72 60lg20lgWLvf ( (2-173) )倍頻帶的中心頻率，倍頻帶的中心頻率，Hz氣流速度，氣流速度，m/s氣流再生噪聲的大小主要取決于氣流的速度和消聲器的結(jié)構(gòu)。氣流速度氣流再生

19、噪聲的大小主要取決于氣流的速度和消聲器的結(jié)構(gòu)。氣流速度增加，聲功率提高，使消聲量減少，當(dāng)氣流速度高到一定程度時(shí)，消聲增加，聲功率提高，使消聲量減少，當(dāng)氣流速度高到一定程度時(shí)，消聲量變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)消聲器失去消聲作用。量變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)消聲器失去消聲作用。所以消聲器的設(shè)計(jì)不應(yīng)使氣流的流速過(guò)高，否則不僅消聲器的性能受到所以消聲器的設(shè)計(jì)不應(yīng)使氣流的流速過(guò)高，否則不僅消聲器的性能受到影響，而且空氣動(dòng)力性能也會(huì)變差。影響，而且空氣動(dòng)力性能也會(huì)變差。 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器

20、消聲器的設(shè)計(jì) ( (一一) )擴(kuò)張室消聲器擴(kuò)張室消聲器 ( (二二) )共振共振消聲器消聲器 抗性消聲器 三三原理原理：利用聲抗大小來(lái)消聲?；绢愋突绢愋? 與阻性消聲器不同，抗性消聲器不使用吸聲材料，主要是與阻性消聲器不同，抗性消聲器不使用吸聲材料，主要是利用聲抗的大小來(lái)消聲利用聲抗的大小來(lái)消聲, , 依靠管道截面的突變或旁接共振依靠管道截面的突變或旁接共振腔等在聲傳播過(guò)程中引起阻抗的改變，而產(chǎn)生聲波的反射、腔等在聲傳播過(guò)程中引起阻抗的改變，而產(chǎn)生聲波的反射、干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象, ,從而降低由消聲器向外輻射的聲能，達(dá)到消聲從而降低由消聲器向外輻射的聲能，達(dá)到消聲的目的。的目的。特點(diǎn)：特點(diǎn)：選

21、擇性強(qiáng)，適于窄帶噪聲和低、中頻 噪聲。擴(kuò)張室消聲器：抗性消聲器最常用的結(jié)構(gòu)形式。單節(jié)擴(kuò)張室消聲器：由擴(kuò)張室和連接管組成，是最基本形式。圖圖2-39 單節(jié)擴(kuò)張室消聲器單節(jié)擴(kuò)張室消聲器 ( (一一) )擴(kuò)張室消聲器擴(kuò)張室消聲器 1. 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 連接管連接管 連接管連接管 擴(kuò)張室擴(kuò)張室 根據(jù)管道傳播理論，聲波通過(guò)擴(kuò)張室時(shí)，單節(jié)擴(kuò)張室消聲器聲強(qiáng)透射系根據(jù)管道傳播理論，聲波通過(guò)擴(kuò)張室時(shí)，單節(jié)擴(kuò)張室消聲器聲強(qiáng)透射系數(shù)為數(shù)為 2. 消聲量的計(jì)算消聲量的計(jì)算 擴(kuò)張比擴(kuò)張比,m= S2 /S1擴(kuò)張室長(zhǎng)擴(kuò)張室長(zhǎng),m,m 若管道截面收縮若管道截面收縮m倍或是擴(kuò)張倍或是擴(kuò)張m倍倍，消聲作用相同，消聲作用相同

22、工程中為了減少對(duì)氣流的阻力，常用擴(kuò)張管。工程中為了減少對(duì)氣流的阻力，常用擴(kuò)張管。消聲量與消聲量與 有關(guān)，即隨頻率作周期性變化。有關(guān)，即隨頻率作周期性變化。sinkl222122111cossin4ISSklklSS(2-174)(2-174)kk角角波數(shù)波數(shù) S S1 1S S2 2分別為連接管分別為連接管和擴(kuò)張室面積和擴(kuò)張室面積,m,m2 2 (2-175)(2-175)若只考慮擴(kuò)張室本身特性，由上式可得單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的消聲量計(jì)算式為2211110lg10lg 1sin4RILmklm單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)kln2sin0kl (2-179)(2-179)當(dāng)當(dāng)

23、 (n=0,1,2,3)(n=0,1,2,3)時(shí)，時(shí)， ，消聲量，消聲量達(dá)達(dá) ，表明聲波無(wú)衰減地通過(guò)消聲器，此時(shí)，表明聲波無(wú)衰減地通過(guò)消聲器，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率稱為消聲器的對(duì)應(yīng)的頻率稱為消聲器的通過(guò)頻率通過(guò)頻率。 0RL min2nfcl擴(kuò)張室有效消聲的上限截止頻率上限截止頻率(2-180)(2-180) 3. 擴(kuò)張室消聲器的截止頻率擴(kuò)張室消聲器的截止頻率 擴(kuò)張室截面當(dāng)量直徑，擴(kuò)張室截面當(dāng)量直徑，m m 聲速聲速,m/s,m/s 擴(kuò)張室截面積越大，擴(kuò)張室截面積越大， 的值越小，其消聲頻率范圍越窄。因的值越小，其消聲頻率范圍越窄。因此，選擇擴(kuò)張比要兼顧消聲量和消聲頻率兩個(gè)方面。此，選擇擴(kuò)張比要兼顧

24、消聲量和消聲頻率兩個(gè)方面。1.22cfD上f上擴(kuò)張室有效消聲的下限截止頻率：n當(dāng)入射聲波頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)，會(huì)當(dāng)入射聲波頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，消聲器不能消聲，反將聲音放大，發(fā)生共振，消聲器不能消聲，反將聲音放大，該頻率稱為該頻率稱為下限頻率下限頻率. . (2-191) (2-191)擴(kuò)張室體積，擴(kuò)張室體積，m m3 3 連接管的截面積，連接管的截面積，m m2 2112ScfVl下連接管的長(zhǎng)度，連接管的長(zhǎng)度，m m只有在大于只有在大于 的頻率范圍，消聲器才有消聲作用。的頻率范圍，消聲器才有消聲作用。 f下單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的主要缺點(diǎn)是存在許多通過(guò)頻率，在通過(guò)頻率處的消

25、聲量為零。解決的方法通常有兩種：n一是在擴(kuò)張室內(nèi)插入內(nèi)接管n二是將多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián) 4. 改善消聲頻率特性的方法改善消聲頻率特性的方法 在擴(kuò)張室內(nèi)插入內(nèi)接管在擴(kuò)張室內(nèi)插入內(nèi)接管min2nfcl當(dāng)插入管長(zhǎng)度為當(dāng)插入管長(zhǎng)度為 時(shí)，可消除式時(shí)，可消除式 中中 為奇數(shù)的為奇數(shù)的通過(guò)頻率。通過(guò)頻率。當(dāng)插入管長(zhǎng)度為當(dāng)插入管長(zhǎng)度為 時(shí)，可消除式時(shí)，可消除式 中中 為偶數(shù)的為偶數(shù)的通過(guò)頻率。通過(guò)頻率。將二者結(jié)合，則可得到較為理想的消聲效果（將二者結(jié)合，則可得到較為理想的消聲效果（虛線虛線）。）。2lmin2nfclnn4l（a）帶插入管的擴(kuò)張室消聲器）帶插入管的擴(kuò)張室消聲器（b）插入管消聲的作用）插入管消聲的作

26、用 圖圖 2-41 帶插入管的擴(kuò)張室消聲器及消聲頻率特性帶插入管的擴(kuò)張室消聲器及消聲頻率特性多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián)多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián) 將多節(jié)擴(kuò)張室消聲器串聯(lián)，各室長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為不同數(shù)值將多節(jié)擴(kuò)張室消聲器串聯(lián)，各室長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為不同數(shù)值, ,使各自使各自的通過(guò)頻率互相錯(cuò)開（如使后一節(jié)的通過(guò)頻率恰好是前一節(jié)的通過(guò)頻率互相錯(cuò)開（如使后一節(jié)的通過(guò)頻率恰好是前一節(jié)的最大消聲頻率），可改善整個(gè)消聲頻率特性，提高消聲量的最大消聲頻率），可改善整個(gè)消聲頻率特性，提高消聲量由于各節(jié)間的耦合現(xiàn)象，總消聲量由于各節(jié)間的耦合現(xiàn)象，總消聲量各節(jié)擴(kuò)張室消聲量的算各節(jié)擴(kuò)張室消聲量的算術(shù)和。術(shù)和。 在實(shí)踐中，通常將上述兩種方法結(jié)合使用?？紤]到消

27、聲器的在實(shí)踐中，通常將上述兩種方法結(jié)合使用?？紤]到消聲器的空氣動(dòng)力性，串聯(lián)的腔室一般以空氣動(dòng)力性，串聯(lián)的腔室一般以2 24 4腔腔為宜。為宜。 圖圖2-42 多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián)消聲器多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián)消聲器 ( (一一) )擴(kuò)張室消聲器擴(kuò)張室消聲器 ( (二二) )共振共振消聲器消聲器 抗性消聲器 三三原理：利用聲抗大小來(lái)消聲。特點(diǎn)：選擇性強(qiáng)，適于窄帶噪聲和低、中頻噪聲。 ( (二二) )共振共振消聲器消聲器 圖圖2-45 單腔共振消聲器單腔共振消聲器特別適合于低、中頻突出的噪聲，且消聲量比較大特別適合于低、中頻突出的噪聲，且消聲量比較大 圖圖2-44 共振消聲器共振消聲器 共振消聲器實(shí)質(zhì)上是共振吸聲

28、結(jié)構(gòu)的一種應(yīng)用，其基本原理基于亥姆霍共振消聲器實(shí)質(zhì)上是共振吸聲結(jié)構(gòu)的一種應(yīng)用，其基本原理基于亥姆霍茲共振器。茲共振器。管壁小孔中的空氣柱類似活塞，具有一定的聲質(zhì)量，密閉空腔類似于空管壁小孔中的空氣柱類似活塞，具有一定的聲質(zhì)量，密閉空腔類似于空氣彈簧，具有一定的聲順，二者組成一個(gè)共振系統(tǒng)。氣彈簧，具有一定的聲順，二者組成一個(gè)共振系統(tǒng)。當(dāng)聲波傳至頸口時(shí)，在聲壓作用下空氣柱產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)的摩擦阻尼當(dāng)聲波傳至頸口時(shí)，在聲壓作用下空氣柱產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)的摩擦阻尼使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。同時(shí)，由于聲阻抗的突然變化，一部使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。同時(shí)，由于聲阻抗的突然變化，一部分聲能將反射回聲源

29、。分聲能將反射回聲源。當(dāng)聲波頻率與共振腔固有頻率相同時(shí)，便產(chǎn)生共振，空氣柱振動(dòng)速度達(dá)當(dāng)聲波頻率與共振腔固有頻率相同時(shí)，便產(chǎn)生共振，空氣柱振動(dòng)速度達(dá)到最大值，此時(shí)消耗的聲能最多，消聲量也就最大。到最大值，此時(shí)消耗的聲能最多，消聲量也就最大。 1.消聲原理與消聲量的計(jì)算消聲原理與消聲量的計(jì)算 消聲原理：消聲原理：亥姆霍茲共振原理。當(dāng)聲波波長(zhǎng)大于共振腔消聲器的最大尺寸的3倍時(shí)，其共振吸收頻率共振吸收頻率為 1.消聲原理與消聲量的計(jì)算消聲原理與消聲量的計(jì)算 200.840.8SdGtdtd(2-182) 2rcGfV聲速，聲速，m/s空腔體積，空腔體積，m3傳導(dǎo)率傳導(dǎo)率，有長(zhǎng)度的量綱，有長(zhǎng)度的量綱孔直

30、徑，孔直徑，m孔頸長(zhǎng)，孔頸長(zhǎng)，m工程上應(yīng)用的共振消聲器很少是開一個(gè)孔的，而是由多個(gè)孔組成。工程上應(yīng)用的共振消聲器很少是開一個(gè)孔的，而是由多個(gè)孔組成。注意各孔間要有足夠的距離，當(dāng)孔心距為小孔孔徑的注意各孔間要有足夠的距離，當(dāng)孔心距為小孔孔徑的5 5倍以上時(shí)，各孔間倍以上時(shí)，各孔間的聲輻射互不干涉，此時(shí)總的傳導(dǎo)率等于各個(gè)孔的傳導(dǎo)率之和，即的聲輻射互不干涉，此時(shí)總的傳導(dǎo)率等于各個(gè)孔的傳導(dǎo)率之和，即 (n(n為孔數(shù)為孔數(shù)) )。GnG總孔頸截面積，孔頸截面積，m2忽略共振腔聲阻的影響，單腔共振消聲器對(duì)頻率 的聲波的消聲量(2-183) 1.消聲原理與消聲量的計(jì)算消聲原理與消聲量的計(jì)算 f2210lg

31、1/RrrKLffff傳導(dǎo)率傳導(dǎo)率空腔體積，空腔體積，m3氣流通道的截面積，氣流通道的截面積，m m2 2 2GVKS其中 (2-184) 值是共振消聲器設(shè)計(jì)中的重要參量。值是共振消聲器設(shè)計(jì)中的重要參量。式（式（2-1832-183）計(jì)算的是單一頻率的消聲量。）計(jì)算的是單一頻率的消聲量。 K實(shí)際工程中的噪聲源多是連續(xù)的寬帶噪聲某一頻帶內(nèi)的消聲量為 1.消聲原理與消聲量的計(jì)算消聲原理與消聲量的計(jì)算 (2-185a) 對(duì)倍頻帶 對(duì)1/3倍頻帶 210lg(12)RLK210lg(1 19)RLK(2-185b) 圖圖2-452-45給出不同情況下共振腔消聲器的消聲特性曲線給出不同情況下共振腔消聲器

32、的消聲特性曲線 圖圖2-45 共振腔消聲器的消聲特性共振腔消聲器的消聲特性rff RLrfRL2GVKS 2.改善改善消聲性能的方法消聲性能的方法 消聲頻帶范圍窄消聲頻帶范圍窄的改善方法的改善方法(1)(1)選定較大的選定較大的 值值 (2)(2)增加聲阻增加聲阻 (3)(3)多節(jié)共振腔串聯(lián)多節(jié)共振腔串聯(lián) K 2.改善改善消聲性能的方法消聲性能的方法 消聲頻帶范圍窄消聲頻帶范圍窄的改善方法的改善方法(1)(1)選定較大的選定較大的 值值 (2)(2)增加聲阻增加聲阻 (3)(3)多節(jié)共振腔串聯(lián)多節(jié)共振腔串聯(lián) KK 2.改善改善消聲性能的方法消聲性能的方法 消聲頻帶范圍窄消聲頻帶范圍窄的改善方法

33、的改善方法(1)(1)選定較大的選定較大的 值值 (2)(2)增加聲阻增加聲阻 (3)(3)多節(jié)共振腔串聯(lián)多節(jié)共振腔串聯(lián) KK 2.改善改善消聲性能的方法消聲性能的方法 消聲頻帶范圍窄消聲頻帶范圍窄的改善方法的改善方法(1)(1)選定較大的選定較大的 值值 (2)(2)增加聲阻增加聲阻 (3)(3)多節(jié)共振腔串聯(lián)多節(jié)共振腔串聯(lián) KK圖圖2-46 多節(jié)共振消聲器多節(jié)共振消聲器 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設(shè)計(jì) 阻抗復(fù)合式消聲器 四四 阻性消聲器阻性消聲器 抗

34、性消聲器抗性消聲器 阻抗復(fù)合式消聲器阻抗復(fù)合式消聲器 常用形式常用形式阻性阻性擴(kuò)張室復(fù)合式擴(kuò)張室復(fù)合式 阻性阻性共振腔復(fù)合式共振腔復(fù)合式 阻性阻性擴(kuò)張室擴(kuò)張室共振腔復(fù)合式共振腔復(fù)合式 1-阻性阻性 1-阻性阻性 1-阻性阻性 1-阻性阻性 2-擴(kuò)張室擴(kuò)張室2-擴(kuò)張室擴(kuò)張室2-擴(kuò)張室擴(kuò)張室3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 (c) 阻阻-共復(fù)合式共復(fù)合式 (d) 阻阻-共共-擴(kuò)復(fù)合式擴(kuò)復(fù)合式 (a)、(b) 阻阻-擴(kuò)復(fù)合式擴(kuò)復(fù)合式 圖圖2-47 2-47 幾個(gè)阻抗復(fù)合式消聲器示意圖幾個(gè)阻抗復(fù)合式消聲器示意圖阻抗復(fù)合式消聲器 四四n消聲原理消聲原理：阻性和抗性原理的結(jié)合。：阻性和

35、抗性原理的結(jié)合。n當(dāng)聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，阻抗復(fù)合后因耦合當(dāng)聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，阻抗復(fù)合后因耦合 作用而相互干涉，聲波的衰減機(jī)理極為作用而相互干涉，聲波的衰減機(jī)理極為 復(fù)雜，難以確定簡(jiǎn)單的定量關(guān)系。復(fù)雜，難以確定簡(jiǎn)單的定量關(guān)系。n消聲量：應(yīng)用中，由消聲量：應(yīng)用中，由試驗(yàn)試驗(yàn)或或?qū)崪y(cè)實(shí)測(cè)確定。確定。 2-擴(kuò)張室擴(kuò)張室 1-阻性阻性 圖圖2-49 (a) 阻性阻性-擴(kuò)張室復(fù)合式擴(kuò)張室復(fù)合式 n阻性阻性- -擴(kuò)張室復(fù)合消聲器擴(kuò)張室復(fù)合消聲器n可在可在低中高頻低中高頻范圍內(nèi)獲得范圍內(nèi)獲得良好的消聲效果良好的消聲效果n消聲值消聲值20dBA20dBAn用在用在風(fēng)機(jī)進(jìn)出口風(fēng)機(jī)進(jìn)出口上。上。 圖圖2-49 (c) 阻

36、性阻性-共振室復(fù)合式共振室復(fù)合式 3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 1-阻性阻性 n阻性阻性- -共振腔復(fù)合消聲器共振腔復(fù)合消聲器n在在低中高頻低中高頻的寬廣范圍有的寬廣范圍有較好的消聲性能較好的消聲性能n消聲值消聲值202030dBA30dBAn消除消除壓縮機(jī)噪聲壓縮機(jī)噪聲 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四六六五五微穿孔板消聲器 消聲器的設(shè)計(jì) 五五微穿孔板消聲器 （一）消聲原理（一）消聲原理 （二）消聲量計(jì)算（二）消聲量計(jì)算 原理原理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的一種高聲阻、 低聲質(zhì)量新型

37、消聲器，是阻抗復(fù)合式消聲器 的一種特殊形式。由理論分析可知由理論分析可知n聲阻與穿孔板上的孔徑成反比。與一般穿孔板相比，微穿孔板吸聲聲阻與穿孔板上的孔徑成反比。與一般穿孔板相比，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)由于孔很小結(jié)構(gòu)由于孔很小, ,所以聲阻就大得多，從而提高了結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)所以聲阻就大得多，從而提高了結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)n低穿孔率降低了其聲質(zhì)量，使吸聲頻帶寬度得到展寬，同時(shí)微穿孔低穿孔率降低了其聲質(zhì)量，使吸聲頻帶寬度得到展寬，同時(shí)微穿孔板后面的空腔能夠有效地控制共振吸收峰的位置。板后面的空腔能夠有效地控制共振吸收峰的位置。（一）消聲原理（一）消聲原理 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：在厚度小于1mm的金屬板上鉆許多孔徑為 0.5

38、1mm的微孔，穿孔率一般為1%3%， 孔板后留有一定的空腔，構(gòu)成微穿孔板吸聲 結(jié)構(gòu)。（一）消聲原理（一）消聲原理 單層管式消聲器是最簡(jiǎn)單的微穿孔板單層管式消聲器是最簡(jiǎn)單的微穿孔板消聲器，是一種共振式吸聲結(jié)構(gòu)。消聲器，是一種共振式吸聲結(jié)構(gòu)。 五五微穿孔板消聲器 （一）消聲原理（一）消聲原理 （二）消聲量計(jì)算（二）消聲量計(jì)算 單層管式消聲器，單層管式消聲器，低頻低頻消聲，聲波波長(zhǎng)大于空腔尺消聲，聲波波長(zhǎng)大于空腔尺寸，消聲量按共振消聲器公式計(jì)算。寸，消聲量按共振消聲器公式計(jì)算。 (2-186)(2-186)中頻中頻，按阻性消聲器別洛夫公式計(jì)算。，按阻性消聲器別洛夫公式計(jì)算。 （2-1882-188）

39、高頻高頻，氣流速度為，氣流速度為20m/s20m/sv v120m/s120m/s，按經(jīng)驗(yàn)公式，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。計(jì)算。 (2-189)(2-189) 2220.2510lg 1/RrraLabffff0APLlS 7534lgRLv（二）消聲量計(jì)算（二）消聲量計(jì)算 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制第六節(jié) 噪聲控制技術(shù)消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復(fù)合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設(shè)計(jì) 六六消聲器的設(shè)計(jì) ( (一一) )消聲器設(shè)計(jì)程序和要求消聲器設(shè)計(jì)程序和要求 ( (二二) )消聲器的設(shè)計(jì)消聲器的設(shè)計(jì) ( (一一) )消聲器設(shè)計(jì)程序和要求消聲器

40、設(shè)計(jì)程序和要求 （1 1）根據(jù)相關(guān)環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)考慮）根據(jù)相關(guān)環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)考慮設(shè)備具體條件，合理設(shè)備具體條件，合理確定實(shí)際所需的消聲量確定實(shí)際所需的消聲量，分析，分析噪聲源的頻譜特性。噪聲源的頻譜特性。（2 2）根據(jù)氣流流量和）根據(jù)氣流流量和噪聲源的頻譜特性噪聲源的頻譜特性選定消聲器選定消聲器的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。n高頻噪聲高頻噪聲選擇選擇阻性消聲器阻性消聲器n中低頻噪聲中低頻噪聲選擇選擇抗性消聲器抗性消聲器；n抗性消聲器的結(jié)構(gòu)形式較多，可根據(jù)需要消聲的抗性消聲器的結(jié)構(gòu)形式較多，可根據(jù)需要消聲的頻帶范圍，組合消聲器的腔室。頻帶范圍，組合消聲器的腔室。 ( (二二

41、) )消聲器的設(shè)計(jì)消聲器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟 n（1）根據(jù)氣流流量和流速，計(jì)算所需要的通道截面，并由此來(lái)選定阻性消聲器的形式。n（2）選用吸聲材料。 n（3）選用護(hù)面結(jié)構(gòu)。n（4）根據(jù)“高頻失效”和氣流再生噪聲的影響驗(yàn)算消聲效果。 設(shè)計(jì)步驟 （1）根據(jù)氣流流量和流速，計(jì)算所需要的通道截面，并由此來(lái)選定阻性消聲器的形式。n一般認(rèn)為，當(dāng)氣流通道截面的當(dāng)量直徑小于一般認(rèn)為，當(dāng)氣流通道截面的當(dāng)量直徑小于300mm300mm， 可選用單通道直管式；可選用單通道直管式；n當(dāng)直徑在當(dāng)直徑在300300500mm500mm時(shí)，可在通道中加設(shè)一片吸聲時(shí)，可在通道中加設(shè)一片吸聲 層或吸聲芯；層或吸聲芯；n當(dāng)通道直徑大

42、于當(dāng)通道直徑大于500mm500mm時(shí)，則應(yīng)考慮把消聲器設(shè)計(jì)成時(shí)，則應(yīng)考慮把消聲器設(shè)計(jì)成 片式、蜂窩式或其它形式。片式、蜂窩式或其它形式。n消聲器長(zhǎng)度由噪聲源的強(qiáng)度和降噪現(xiàn)場(chǎng)要求來(lái)決定，消聲器長(zhǎng)度由噪聲源的強(qiáng)度和降噪現(xiàn)場(chǎng)要求來(lái)決定， 并考慮所允許的安裝空間尺寸，一般為并考慮所允許的安裝空間尺寸，一般為1 13m3m。 設(shè)計(jì)步驟 （2）選用吸聲材料。 n 一般應(yīng)考慮一般應(yīng)考慮吸聲頻率吸聲頻率范圍、范圍、吸聲系數(shù)吸聲系數(shù)的的 大小、吸聲大小、吸聲材料厚度材料厚度；n同時(shí)還要考慮消聲器的同時(shí)還要考慮消聲器的使用環(huán)境使用環(huán)境，在高溫、，在高溫、 潮濕、有腐蝕性氣體等特殊環(huán)境中，應(yīng)潮濕、有腐蝕性氣體等特殊環(huán)境中，應(yīng) 考慮吸聲材料的考慮吸聲材料的耐熱耐熱、防潮防潮、抗腐蝕性抗腐蝕性能。能。 設(shè)計(jì)步驟 （3）選用護(hù)面結(jié)構(gòu)。n阻性消聲器中的吸聲材料是在氣流中工作的，阻性消聲器中的吸聲材料是在氣流中工作的， 必須選用護(hù)面結(jié)構(gòu)固定起來(lái)。必須選用護(hù)面結(jié)構(gòu)固定起來(lái)。n常用的護(hù)面結(jié)構(gòu)有常用的護(hù)面結(jié)構(gòu)有玻璃布玻璃布、穿孔板穿孔板或或鐵絲網(wǎng)鐵絲網(wǎng)等。等。n如果選取護(hù)面不合理，吸聲材料會(huì)被氣流吹