第7章-消聲技術(shù)-1-11.30-阻性消聲器

第7章消聲技術(shù)1.消聲器性能評價(jià)2.消聲器的種類和設(shè)計(jì)1.消聲器性能評價(jià)消聲器：允許氣流通過，又能有效地阻止或減弱聲能向外傳播的裝置。主要安裝在氣流通過管道中或進(jìn)氣口、排氣口對消聲器的基本要求：聲學(xué)性能：消聲量大空氣動力性能：阻力?。▔毫p失小）機(jī)械結(jié)構(gòu)性能外形和裝飾價(jià)格和費(fèi)用材質(zhì)耐用，耐高溫、耐腐蝕、耐潮濕、耐粉塵，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，便于制作安裝和維修。

1.1消聲器聲學(xué)性能評價(jià)（1）傳聲損失LR（2）衰減量（3）插入損失LIL

（1）傳聲損失TL：消聲器進(jìn)口端聲功率級與出口端聲功率級之差。傳聲損失反映消聲器自身的特性，與聲源、末端負(fù)載等因素?zé)o關(guān)；適用于理論計(jì)算和在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)消聲器自身的消聲特性。（2）衰減量：消聲器內(nèi)部兩點(diǎn)間的聲壓級的差值稱為衰減量，主要用來描述消聲器內(nèi)聲傳播的特征，通常以消聲器單位長度的衰減量（dB/m）來表征（3）插入損失LIL：插入損失是在系統(tǒng)中插入消聲器前、后，在系統(tǒng)外某點(diǎn)測得的聲壓級之差，即LIL＝Lp1－Lp2

適于在現(xiàn)場測量中用來評價(jià)安裝消聲器前后的綜合效果。1.2消聲器的空氣動力性能阻力損失：氣流通過消聲器時(shí)，出口端流體全壓比進(jìn)口端降低的數(shù)值。消聲器的阻力損失由兩部分組成：

局部阻力沿程摩擦阻力+2.消聲器的種類和設(shè)計(jì)

阻性消聲器抗性消聲器阻抗復(fù)合式消聲器擴(kuò)散消聲器擴(kuò)張室消聲器共振腔消聲器干涉式消聲器無源干涉式消聲器有源干涉式消聲器小孔噴注消聲器多孔擴(kuò)散消聲器節(jié)流減壓消聲器按消聲機(jī)理和結(jié)構(gòu)消聲器分為種類形式消聲特性主要用途阻性消聲器片式、直管式、蜂窩式、列管式、折板式、聲流式、彎頭式、百葉式、迷宮式、盤式、圓環(huán)式、室式中、高頻通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)管道，機(jī)房進(jìn)排風(fēng)口，空氣動力設(shè)計(jì)進(jìn)、排風(fēng)口抗性消聲器擴(kuò)張式共振腔式無源干涉式有源干涉式低中頻低頻低中頻低中頻空壓機(jī)、柴油機(jī)、汽車或摩托車發(fā)動機(jī)等以低中頻噪聲為主的設(shè)備排氣噪聲阻抗復(fù)合式消聲器阻性及共振復(fù)合式、阻性及擴(kuò)張復(fù)合式寬頻帶各類寬頻帶噪聲源擴(kuò)散消聲器小孔噴柱式、多孔擴(kuò)散式、節(jié)流減壓式寬頻帶各類排氣放空噪聲2.1阻性消聲器2.1.1阻性消聲器的消聲原理2.1.2阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式2.1.3阻性消聲器的設(shè)計(jì)2.1.1阻性消聲器的消聲原理

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，因摩擦阻力和黏滯力將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，從而達(dá)到消聲的目的。吸聲材料類似于電學(xué)中的電阻，故稱阻性消聲器。消聲的頻率特性：具有良好的中、高頻消聲性能。適用范圍：消除風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)、排氣噪聲（即氣體流速不大的情況）。2.1.2阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式

直管式片式折板式迷宮式蜂窩式聲流式盤式彎頭式

（1）直管式消聲器

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、氣流直通，阻力損失小。應(yīng)用：適用于氣體流量較小的情況，不適用于氣體流量較大的情況。消聲量計(jì)算其中：L－消聲器氣流通道斷面周長，mS－消聲器的氣流通道截面積，m2

l－消聲器的有效長度，mj(a0)－消聲系數(shù)，與材料的法向吸聲系數(shù)a0（駐波管法）有關(guān)①

A.N.別洛夫理論計(jì)算公式：

1～1.50.860.750.640.550.470.390.310.240.170.110.050.60～10.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.05j(a0)與a0的換算關(guān)系②H.J.賽賓經(jīng)驗(yàn)公式：

與的換算關(guān)系

1.000.8630.7320.6070.4890.3290.3271.000.900.800.700.600.500.450.2770.2300.1850.1440.1050.0700.0400.0150.400.350.300.250.200.150.100.05－無規(guī)入射平均吸聲系數(shù)（混響室法）例: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(shí)，試問哪種截面形狀的聲音衰減量最大？哪種最小？已知平均吸聲系數(shù)、管道有效長度l、管道截面積S求出不同形狀的截面周長求消聲量解題思路：①當(dāng)管道為圓形時(shí)：②當(dāng)管道為正方形時(shí)：③當(dāng)管道截面為1：5矩形時(shí)：△L矩＞△L正＞△L圓即：管道截面面積S一定時(shí)，管道截面為矩形的聲音衰減量最大（L/S最大）管道截面為圓形的聲音衰減量最?。↙/S最小）2.2抗性消聲器基本類型2.2.1擴(kuò)張室消聲器2.2.2共振式消聲器2.2.3干涉式消聲器

2.2.1擴(kuò)張室消聲器

擴(kuò)張室式消聲器：利用管道截面的擴(kuò)張（或收縮）引起某些頻率的聲波反射，從而達(dá)到消聲目的。結(jié)構(gòu)類型：單節(jié)擴(kuò)張室式消聲器、多節(jié)擴(kuò)張室式消聲器連接管

連接管

擴(kuò)張室單節(jié)擴(kuò)張室式消聲器多節(jié)擴(kuò)張室式消聲器一般串聯(lián)2~4節(jié)，否則氣流阻力太大單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的消聲量連接管

連接管

擴(kuò)張室

擴(kuò)張室長度,m

k—波數(shù),擴(kuò)張比,消聲量與擴(kuò)張比、頻率、擴(kuò)張室長度有關(guān)；對某一頻率噪聲進(jìn)行消聲器的設(shè)計(jì)，就是確定擴(kuò)張室的長度和擴(kuò)張室直徑（擴(kuò)張比）sin2kl做周期性變化（0~1），消聲量也做是周期性變化：當(dāng)sinkl=0時(shí)，DL=0當(dāng)sinkl=1時(shí)，①當(dāng)時(shí)，，擴(kuò)張室消聲量達(dá)到最小值：fmin稱為通過頻率②當(dāng)時(shí)，，擴(kuò)張室消聲量達(dá)到最大值：P168圖7-7消聲量與擴(kuò)張室腔長l的關(guān)系（擴(kuò)張比m一定時(shí)）fminfmaxfmaxfmaxfmin頻率f/Hz消聲量/dB0m一定時(shí)，可確定最大消聲量l變化，最大消聲量對應(yīng)的頻率fmax和最小消聲量對應(yīng)的頻率fmin發(fā)生移動消聲量與擴(kuò)張室長度l的關(guān)系擴(kuò)張室最大消聲量與擴(kuò)張比m的關(guān)系：圖7-6

單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的消聲量增大擴(kuò)張比m,消聲量增大。一般擴(kuò)張比m>5擴(kuò)張室消聲器的截止頻率：（P169）①上限截止頻率擴(kuò)張室的截面積越大，消聲上限截止頻率越低，即有效消聲頻率范圍越窄。因此，擴(kuò)張比不能盲目選擇太大。一般擴(kuò)張比m不超過20。在實(shí)際工程中一般取9﹤m﹤16D-擴(kuò)張室截面當(dāng)量直徑，

圓管即直徑②下限截止頻率連接管的截面積，m2連接管的長度，l1=a+b連接管a

連接管b

擴(kuò)張室擴(kuò)張室體積，【例】：某柴油機(jī)進(jìn)氣口噪聲在125Hz有一明顯峰值，進(jìn)氣口管徑為150mm,管長3m。設(shè)計(jì)一個(gè)單節(jié)擴(kuò)張室消聲器安裝在進(jìn)氣口上，對其進(jìn)行消聲處理。要求對125Hz噪聲具有15dB的消聲量。（消聲器后連接管長1m）①求擴(kuò)張室長度：n=0擴(kuò)張室長度：②求擴(kuò)張比m解方程可簡化計(jì)算：因?yàn)橐话鉳>5,③擴(kuò)張室直徑：連接管a

連接管b

擴(kuò)張室④驗(yàn)算截止頻率：連接管a

連接管b

擴(kuò)張室768Hz13Hz2.2.2共振腔式消聲器

共振腔式消聲器：一種抗性消聲器，利用共振吸聲原理進(jìn)行消聲。結(jié)構(gòu)形式：在一段氣流通道的管壁上開一些小孔，使其與管外閉合的空腔相通，就構(gòu)成了共振消聲器

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。管壁小孔中的空氣柱彈性形變很小，可看作一質(zhì)量塊;密閉腔中的空氣彈性形變大，類似一彈簧，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，振動時(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，一部分聲波發(fā)生反射。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。消聲基理消聲量的計(jì)算(1)對單一頻率f的消聲量:fr-共振頻率:

G-傳導(dǎo)率,單位m:t：小孔頸長d:小孔直徑S0：小孔面積，So=pd2/4dD1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。保證孔心距大于5倍的小孔孔徑則總的傳導(dǎo)率等于各個(gè)孔的傳導(dǎo)率之和：即G=nGi(n為孔數(shù))V：空腔體積，m3S：氣流通道截面積,m2外徑D2內(nèi)徑D1共振腔長度l(2)某一頻帶內(nèi)的消聲量共振腔式消聲器的消聲特性當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生共振，消聲量最大；

在偏離時(shí)，消聲量迅速下降；K值越小，曲線越尖銳消聲量越??；K越大，消聲量越大，偏離共振頻率時(shí)的消聲量也有所提高

共振腔式消聲器的設(shè)計(jì)步驟(P175)根據(jù)要消除的主要頻率和消聲量，根據(jù)式

確定K值；由K值，根據(jù)公式求出共振腔體積V和傳導(dǎo)率G；根據(jù)V和G,設(shè)計(jì)消聲器的幾何尺寸；上限截止頻率也根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算。（聲速c=340m/s，D2為共振腔直徑）【例】：在管徑為100mm的常溫氣流通道上，設(shè)計(jì)一單腔共振消聲器，要求在125Hz的倍頻帶上有15dB的消聲量。

解：已知量：管徑D1=100mm=0.1m;消聲量TL=15dB;

中心頻率f=125Hz。第1步：對倍頻帶，根據(jù)公式第2步：確定共振腔體積V和傳導(dǎo)率G利用公式其中S是管道截面積S