噪聲控制技術(shù)第九章

噪聲控制技術(shù)第九章第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二

消聲器是消減氣流噪聲的裝置，把它接在管道中或進(jìn)、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?qū)σ粋€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)；第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二3）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。第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二二、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(jìn)出口端聲功率級之差。3）減噪量（LNR）即消聲器進(jìn)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。第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二一、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?xì)廨啓C進(jìn)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。第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二2）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(jìn)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(dá)到了消聲的目的。第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二3）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?？啥ㄐ缘卣J(rèn)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）。第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二4）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。第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二5）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(jìn)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。第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二6）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(dá)到降噪目的。第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二三、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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)）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）第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(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，m2

l－消聲器的有效長度，mφ(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：第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二例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??？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)管道為圓形時第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二2）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：第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二則管道斷面周長為：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。第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二二、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。第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二當(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)。第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二三、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(jìn)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。第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二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ν－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(jìn)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。第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二第三節(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(dá)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。第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期二二、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；同時由于聲阻抗的突變而使聲波發(fā)生反射和干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致聲能衰減；當(dāng)體系固有頻率與聲波頻率發(fā)生共振時