第五章---消声器PPT推荐.ppt
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适用范围：
消除风机、燃气轮机进气噪声（即气体流速不大的情况）。
由于吸声材料易被发动机排出的高温废气所熔化，因此使用寿命短，且易被积炭、油泥等阻塞而降低或失去消声作用，故摩托车上很少采用单一的阻性消声器。
对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。
2）抗性消声器,消声原理：
通过管道截面的突变处或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗的改变而产生声能的反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能,以达到消声目的的消声器。
消声的频率特性：
主要适于降低低频及中低频段的噪声。
抗性消声器的最大优点是不需使用多孔吸声材料,因此在耐高温、抗潮湿、对流速较大、洁净要求较高的条件均比阻性消声器好。
消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（较高气速的情况）。
3）阻抗复合式消声器,消声的频率特性：
适用范围：
消除鼓风机、大型风洞、试车台噪声。
消声原理：
把阻性与抗性两种消声原理通过适当结构复合起来而构成的。
可定性地认为阻性和抗性在同一频带的消声值的叠加（并非简单的叠加关系）。
具有低、中、高频消声性能。
4）微穿孔板消声器,包括的形式：
单层微穿孔板、双层微穿孔板等。
宽频带消声性能。
利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。
适于高温、潮湿有水、有油雾及特别清洁卫生的场合。
微孔板消声器常用于鼓风机排气、空调系统、燃气轮机排气、飞机发动机试车室排气、喷气发动机的进气道、内燃机进排气等。
这些消声器的穿孔直径往往等于或大于1mm，但也按习惯称为微孔板消声器。
5）扩散式消声器,消声的频率特性：
消除压力气体排放噪声，如锅炉排气、高炉放气、化工厂工艺气体放散。
原理：
不是在声音发出后进行消除，而是从发生机理上使干扰噪声减小。
喷注噪声值频率与喷口直径成反比，如果喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将从低频移向高频，于是低频噪声被降低，而高频噪声反而升高，如果孔径小到一定值时，喷注噪声将移到人耳不敏感的频率范围。
6）喷雾消声器,消声的频率特性：
低频消声性能。
消除高温蒸汽排放噪声。
7）电子消声器,消声的频率特性：
用于低频消声的一种辅助。
原理：
喷淋水雾改变介质的密度，即增加声阻抗。
人为地产生一个幅值相同而相位相反的声波，使两列声波在一定的空间区域相互干涉而抵消，达到降噪目的。
第一节消声器性能评价,声学性能,空气动力性能,结构性能,1.声学性能评价消声量的大小消声频带范围的宽窄可用各频带内的消声量来表征。
传声损失末端降噪量插入损失声衰减,在进行噪声测量时，常用声压级、声强级和声功率级表示其强弱，用频率或频谱表示其成分，也可以用人的主观感觉进行量度，如响度级等。
在声音的传播过程中，空气压强相对于大气压强的压强变化，称为声压，其单位为帕（Pa）。
一般以被测声压与基准声压（一般取2*10-5Pa）之比的对数来表达，即用声压级来表达声音的大小。
声功率声功率是声源在单位时间内发射出的总能量，用W表示，单位为瓦（W）。
一般声功率不能直接测量，而要根据测量的声压级来换算。
声功率级表示声功率W与参考基准声功率W0（W0=10W）的相对关系，记为LW，即,1）传声损失定义：
消声器进口端声功率级与出口端声功率级之差。
它是从构件的隔声性能的角度，用透射损失来反映构件的消声量，是消声器本身所具有的特性，它受声源与环境的影响较小。
实际工程测试中，由于声功率级难以直接测得，因此通常通过测量消声器前后截面的平均声压级.,2）末端降噪量末端降噪量LNR也称末端声压级差，它是指消声器输入端与输出端的声压级之差。
当严格地按传声损失测量有困难时，如已经安装好消声器的管道内的测量，可采用这种简便测量方法，即：
测量消声器进口端面的声压级Lp1，与出口端面的声压级Lp2，以两者之差代表消声器的消声量，消声量计算公式如下：
利用末端声压级之差来表示消声值的方法，不可避免地包含了反射声的影响，这种测量方法易受环境的影响而产生较大的误差，因此适合在试验台上对消声器性能进行测量分析，而现场测量则很少使用。
3）、插入损失定义：
系统中插入消声器前后，在系统外某定点测得的声压级之差。
测量方法：
现场测量,4）、声衰减量定义：
也是比较常用的一种评价参数，它是声学系统中任意两点间声功率级之差，反映了声音沿消声器通道内的衰减特性，以每米衰减的分贝数（dB）表示。
实际测量中，可采用“轴向贯穿法”测量，即：
将探管插入消声器内部，沿消声器通道轴向每隔一定的距离逐点测量声压级，从而得到消声器内声压级与距离的函数关系，以求得该消声器的总消声量。
声衰减量能够反映出消声器内的消声特性及衰减过程，能避免环境对测量结果的干扰。
“轴向贯穿法”特别适用于测量大型的、效果好的消声器。
由于这种方法费时、且需要专门的测量传声器，因此一般在现场测量中很少使用。
2、空气动力性能评价反映了消声器对气流阻力的大小，也就是：
安装消声器后输气是否通畅，对风量有无影响，风压有无变化。
消声器的空气动力性能用阻力系数或阻力损失来表示。
阻力系数是指消声器安装前后的全压差与全压之比，对于确定的消声器，其阻力系数为定值。
阻力系数的测量比较麻烦，一般只在专用设备上才能测得。
阻力损失，简称阻损，是指气流通过消声器时，在消声器出口端的流体静压比进口端降低的数值。
很显然，一个消声器的阻损大小是与使用条件下的气流速度大小有密切关系的。
消声器的阻损能够通过实地测量求得，也可以根据公式进行估算。
阻损分两大类，一类是摩擦阻力，另一类是局部阻力。
摩擦阻损是气流与消声器各壁面之间的摩擦而产生的阻力损失；
非圆形时，按截面积相等的原则换算出的圆形截面直径。
局部阻损表示气流在消声器的结构突然变化处（如折弯、扩张或收缩及遇到障碍物）所产生的阻力损失。
3结构性能消声器结构性能是指它的外形尺寸、坚固程度、维护要求、使用寿命等，它也是评价消声器性能的一项指标。
好的消声器除应有好的声学性能和空气动力性能之外；
还应该具有体积小、重量轻、结构简单、造型美观、加工方便、同时要坚固耐用、使用寿命长、维护简单和造价便宜等特点。
第二节阻性消声器,一、原理阻性消声器是一种吸收型消声器，是利用敷设在气流通道内的多孔吸声材料，吸收声能，降低噪声而起到消声作用阻性消声器具有良好的中高频消声性能。
把吸声材料固定在气流通过的管道周壁，或按一定方式在通道中排列起来，就构成阻性消声器。
当声波进入消声器中，会引起阻性消声器内多孔材料中的空气和纤维振动，由于摩擦阻力和粘滞阻力，使一部分声能转化为热能而散失掉，就起到消声的作用。
阻性消声器应用范围很广，它对中高频范围的噪声具有较好的消声效果。
单通道直管式阻性消声器单通道直管式消声器是最基本的阻性消声器，吸声材料服帖在管道侧壁。
特点是结构简单、气流直通、阻力损失小、适用于流量小的管道消声。
1.阻性消声器的声衰减量,式中：
P为吸声衬里的通道截面周长；
S为吸声衬里的通道截面面积；
L为吸声衬里的通道长度；
（a0）为消声系数。
工程中应用较多的公式理论计算公式（由别洛夫公式发展而来，）：
阻性消声器的声衰减量,H.J.赛宾经验公式：
降噪量与材料吸声性能和周长/截面比有关。
式中为混响室法测得的吸声系数，赛宾公式的特定适用条件为：
吸声系数，频率范围，管道截面直径，比例为的矩形管道。
2.高频失效频率,单通道直管式消声器的通道面积不宜过大，如果太大，高频声的消声效果将显著降低。
这是因为声波的频率越高，传播的方向性越强，对于给定的气流通道来说，当频率高到一定的数值时，声波在消声器中由于方向性很强而形成“声束“状传播，很少或根本不与贴附在管壁上的吸声材料接触，消声器的消声量明显下降。
出现这一下降的开始频率称为“高频失效频率fn”。
对于小风量粗管道，其消声器可以设计成单管的直管式消声器；
而对风量较大的粗管道，则不能如此设计，否则，高频消声效果将显著降低。
高频失效频率的经验估算式式中c为声速；
D为消声器通道截面边长，圆形管道为直径；
其他管道取面积的开方值。
当频率高于失效频率以后，每增加一个倍频带，其消声量约比在失效频率处的消声量下降1/3。
为了在通道截面较大的情况下也能在中高频范围获得好的消声效果；
通常采取在管道中加吸声片或设计成另外的结构形式。
如果通道管径小于300毫米，可设计成单通道的直管式；
如果通道管径大于300毫米而小于500毫米时，可在通道中间设置几片吸声层或一个吸声圆柱；
如果通道尺寸大于500毫米，就要设计成弯头式、蜂窝式、片式、折板式、声流式和迷宫式等结构。
片式消声器,由于把通道分成若干个小通道，每个小通道截面小了，就能提高上限失效频率；
同时，因为增加了吸声材料饰面表面积，则消声量也会相应增加。
设计片式消声器时，每个小通道的尺寸都相同，这样，其中一个通道的消声频率特性也就代表了整个消声器的消声特性。
片式消声器，消声量还可作如下简化，式中L为消声器的有效长度，a为气流通道的宽度（分离的相邻两片之间的距离）。
从上式可以看出，片式消声器的消声量与每个通道的宽度a有关，工程上设计片式消声器时，通道宽度通常取100-200毫米，片厚T在60-150毫米之间选取。
折板式消声器实际上是片式消声器的变种。
为了提高其高频消声性能，把直片做成折弯状，这样能增加声波在消声器内反射次数，即增加吸声层与声波的接触机会，从而提高消声效果。
蜂窝式消声器实际上是由许多平行的小直管式消声器并联而成但由于它是多个通道并联，而且每个通道的尺寸基本相同，即每个通道消声特性一样，因此蜂窝式消声器的消声量只算其中的一个小管即可。
蜂窝式消声器对中、高频声波的消声效果好。
但其结构复杂，阻损较大。
对每个单元通道最好控制在300300平方毫米以下。
弯头消声器,工厂中的输气管道常有弯头。
如果在弯头上挂贴吸声衬里，即构成弯头消声器，会收到显著的消声效果。
按图可定性说明弯头消声原理。
图左边为没有挂贴吸声衬里的弯管，管壁基本上是近似刚性的，声波在管道中虽有多次反射，最后仍可通过弯头传播过去。
因此，无衬里弯头的消声作用是有限的。
图中右边为衬贴吸声材料的弯头。
在弯头前的平面B处，主要存在轴向波，对于斜向波在由平面A至平面B的途中都会被衬里吸收掉。
轴向波到达垂直管道时，由于弯头壁面的吸收和反射作用，使得轴向波的一部分被吸收掉，另一部分被反射回声源，其余部分转换为垂直方向继续向前传播。
如果有两个以上的直角弯头串联，当各个弯头之间的间隔比管道截面尺寸大得多时，则可以认为几个弯头的总消声量等于一个弯头的消声量乘以弯头的个数。
为了减少阻力损失，而且不使消声值下降，可把直角弯头做成内侧具有弯曲的形状。
实验表明，这种形状弯头的阻力损失要比一般直角弯头小得多。
图阻力损失小的直角弯头,迷宫式消声器,迷宫式消声器也称室式消声器。
在输气管道中途，例如，在空调系统的风机出口、管道分支处或排气口，设置容积较大的箱（室），在它里面加衬吸声材料或吸声障板，就组成迷宫式消声器。
这种消声器除具有阻性作用外，通过小室断面的扩大与缩小，还具有抗性作用，因此消声频率范围较宽。
迷宫式消声器的缺点是空间体积大、阻力损失大，故只适于在流速很低的风道上使用。
图迷宫式消声器,对一个好的消声器要有五个方面的基本要求：
1）在消声性能上的要求。
1）阻性消声器,消声原理：
利用吸声材料消声。
消声量的大小消声频带范围的宽窄可用各频带内的消声量来表征。
1.声学性能评价,传声损失末端降噪量插入损失声衰减,1.阻性消声器的声衰减量,式中：
气流对阻性消声器声学性能的影响,气流对消声器声学性能的影响，主要表现在两个方面：
一是气流的存在会引起声传播和声衰减规律的变化；
二是气流在消声器内产生一种附加噪声，称为气流再生噪声。
1、气流对声传播规律的影响消声器用在顺流与逆流各有利弊。
由于工厂输气管道中的气流速度与声速比较起来都很小，因此气流对声传播与衰减规律的影响一般不很明显。
一般来讲，在低频范围逆向比顺向消声效果好；
而在高频范围情况恰好相反，顺向比逆向消声效果好。
但综合起来看，顺向与逆向的消声性能并没有很大差别。
2、再生噪声的影响气流通过消声器时，由于气流与消声器结构的相互作用，还会产生气流再生噪声。
气流再生噪声叠加在原有噪声上，会影响消声器实际使用效果。
气流再生噪声的产生机理，大致有二：
一是气流经过消声器时，由于局部阻力和摩擦阻力而形成一系列湍流，相应地辐射噪声；
二是气流激发消声器构件振动而辐射噪声。
气流再生噪声的大小主要取决于气流速度和消声器的结构。
一般来说，气流速度越大，或消声器内部结构越复杂，则产生的气流噪声也就越大。
与之相适应，降低消声器内气流再生噪声的途径是：
尽量减低流速；
尽量改善气体的流动状况，使气流平稳，避免产生湍流。
设计消声器时，应注意流速不能选得过高，对空调消声器的流速不应超过5米/秒；
对压缩机和鼓风机消声器，流速不应超过20-30米/秒；
对内燃机、凿岩机消声器，流速应选在30-50米/秒；
对于大流量排气放空消声器，流速可选为50-80米/秒。
阻性消声器的设计,
（1）确定消声器的结构型式根据气体流量和消声器所控制的平均流速，计算所需的通流截面，然后根据截面的尺寸大小来选定消声器的形式。
当直径大于300mm而小于500mm时，可在通道中加设一片吸声层或吸声芯；
当直径大于500mm时，则应考虑把消声器设计成片式、蜂窝式或其他形式。
片式消声器中每个片间距离不应大于250mm，各片间加起来的通流截面积总和应相当于原管道截面的1.52倍。
2）选用合适吸声材料可用来做消声器的吸声材料种类很多，如超细玻璃棉、泡沫塑料、多孔吸声砖、工业毛毡等。
在选用吸声材料时，除考虑吸声性能外，还要考虑消声器的使用环境，如对于高温、潮湿、有腐蚀性气体的特殊环境。
吸声材料种类确定以后，材料的厚度和密度也应注意选定，一般吸声材料厚度是由所要消声的频率范围决定的。
如果只为了消除高频噪声，吸声材料可薄些；
如果为了加强对低频声的消声效果，则应选择厚一些的，但超过某一限度，对消声效果的改善就不明显了。
（2）材料厚度,试验证明：
吸声材料的厚度决定了吸声系数的大小和频率范围。
对高频率声音吸声效果明显，即在高频区吸声系数较大；
多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频区吸声系数较小；
随着材料厚度的增加，吸声最佳频率向低频方向移动.,每种材料填充密度也要适宜，如超细玻璃棉填充容重20-30公斤/米3为合适。
填充容重太大，浪费材料，同时影响效果；
填充容重太小，会由于振动而造成吸声材料下沉，使吸声材料不均匀而影响消声效果。
3）决定消声器的长度在消声器形式、通流截面和吸声层等都确定的情况下，增加消声器长度能提高消声值。
消声器长度可根据噪声源的声级大小和现场的降噪要求来决定，如在车间里某风机气流噪声较其它设备噪声高出很多时，就可把消声器设计得长些，反之就应短些。
一般现场使用的空气动力设备，其消声器的长度可设计为1-3米。
（4）合理选择吸声材料的护面结构阻性消声器的吸声材料必须用牢固的护面结构固定起来。
常采用的护面结构有玻璃布、穿孔板、窗纱、铁丝网等。
如果选取护面不合理，就会导致吸声材料被气流吹失或者护面装置被激起振动等，这些都会导致消声性能下降。
护面形式，主要由消声器通道内的流速决定。
（5）根据“高频失效”和气流再生噪声验算消声效果由于消声器的消声效果与所要消声的频率范围和气流再生噪声等因素有关，因此，按上述要点设计好消声器方案之后，还必须进行验算；
首先验算高频失效频率，然后验算气流再生噪声的影响。
如果消声器的初步设计方案经过验算不能满足消声要求时，就应重新设计，直至得到满意的设计方案为止。
（6）设计方案的试验验证理论计算出消声器的设计方案后，还要通过试验，定量验证后才可得到具有实用价值的消声器方案。
试验一般在消声试验台上进行，采用“末端声压级差”法测量。
具体来说，就是在消声器进口端测得噪声级（包括各倍频程声压级），在消声器出口端测房噪声级（包括各倍频带声级），以两者差作为消声量。
第三节抗性消声器,抗性消声器不使用吸声材料，依靠消声器内管道截面突变，内外室的膨胀室作用等引起声波阻抗的变化而产生声能反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能.抗性消声器适用于消除中低频噪声或窄带噪声。
常用的抗性消声器主要有扩张室式和共振腔式两大类。
扩张室消声器,扩张室消声器也称为膨胀室消声器，它是由管和室组成的。
它是利用管道截面的突然扩张（或收缩）造成通道内声阻抗突变，使沿管道传播的某些频率的声波通不过消声器而反射回声源去。
由于声波通不过消声器，也就传不出来，从而达到消声的目的。
扩张管式消声器的消声量,截面突变引起的消声量大小，主要由扩张比决定。
扩张室消声器的消声量是随着扩张比的增大而增加的，但是，这种增加不是没有限制的，当S21值增大到一定值以后，会出现与阻性消声器的高频失效相似的情况，即声波集中在扩张室中部穿过，使消声效果急剧下降。
扩张室消声器的上限截止频率通常用下式估算。
扩张室消声器除有上限截止频率的限制外，还存有下限截止频率。
在低频范围，当波长比扩张室或连接管长度大得多时，可以把扩张室和连接管看作是集中参数系统。
当外来声波频率在这个系统的共振频率附近时，消声器不仅不能消声，反而会对声音起放大作用。
扩张室有效消声的下限频率可用下式计算：
式中S2为扩张部分截面积，V2为扩张室的容积，L为扩张部分的长度,扩张室消声器的消声特性是周期性变化的，即某些频率的声波能够无衰减地通过消声器。
由于噪声的频率范围一般较宽，如果消声器只能消除某些频率成分，而让另一些频率成分顺利通过，这显然是不利的。
为了克服扩张室消声器这一缺点，必须对扩张室消声性能进行改善处理。
1）在扩张室消声器内插入内接管，以改善它的消声性能。
由理论分析可知，当插入的内接管长度等于扩张部分长度的1/2时，能消除那部分奇数倍的通过频率；
当插入的内接管长度为扩张部分长度的1/4时，能消除那部分偶数倍的通过频率。
这样，如果综合两者，即在扩张管消声器内从一端插入长度等于1/2倍的内接管，从另一端插入长度等于1/4倍的内接管，如图所示，就可以得到在理论上没有通过频率的消声特性。
2）采用多节不同长度的扩张室串联的方法，可解决扩张室对某些频率不消声的问题把各节扩张室的长度设计得互不相等，使它们的通过频率互相错开。
比如，使第二节扩张室的最大消声量的频率设计得恰好为第一节扩张室消声量为0的通过频率。
这样，多节扩张室消声器串联，不但能提高总的消声量，而且能改善消声器的频率特性。
由于各节扩张室之间有耦合现象，故总的消声量不等于各节扩张室消声量的算术相加。
在实际工程上，为了获得较高的消声效果，通常将这两个方法结合起来运用，即将几节扩张室消声器串联起来，每节扩张室的长度各不相等，同时在每节扩张室内分别插入适当的内接管，这样就可在较宽的频率范围内获得较高的消声效果。
对气流来说，通过一段壁面带孔眼的管段比通过一段截面突变的管段，其阻力损失要小得多；
而对于声波来说，由于穿孔管的穿孔率足够大，仍能近似保持其断开状态的消声性能。
扩张室消声器由于通道截面的扩张和收缩，将会使阻力损失增大，特别是当气流速度较高时，空气动力性能会变坏。
为了改善扩张室消声器的空气动力性能，常用穿孔管（穿孔率大于25）把扩张室的插入管连接起来。
共振腔消声器,共振腔消声器是由管道壁开孔与外侧密闭空腔相通而构成的。
典型的旁支型共振器如图所示。
当声波的波长比共振器几何尺寸大得多时（3倍以上），可把共振器看成一个集中参数系统，共振腔内的声波运动可以忽略。
管壁小孔中的空气柱类似活塞，具有一定的声质量。
密闭空腔类似于空气弹簧，具有一定的声顺，二者组成一个共振系统。
当声波传至颈口时，在声波作用下，空气柱便产生振动，振动时的摩擦阻尼使一部分声能转换成热能耗散掉，同时，由于声阻抗的突然变化，能转换成热能耗散掉，同时，由于声阻的突然变化，一部分声能将反射回声源，当声波频率与共振腔固有频率相同时，便发生共振，空气柱振动速度达到最大值，此时，消耗的声能最多，消声量也最大。
这种消声器具有明确的选择性。
即当外来声波频率与共振器的固有频率相一致时，共振器就产生共振。
共振器组成的声振系统的作用最显著，使沿通道继续传播的声波衰减最厉害。
因此，共振腔消声器在共振频率及其附近有最大的消声量。
而当偏离共振频率时，消声量将迅速下降。
这就是说，共振腔消声器只在一个狭窄的频
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