物理性污染控制消聲課件.

1、第二章 噪聲污染及其控制第一節(jié) 概述第二節(jié) 聲學基礎第三節(jié) 噪聲的評價和標準第四節(jié) 噪聲控制技術吸聲第五節(jié) 噪聲控制技術隔聲第六節(jié) 噪聲控制技術消聲 第七節(jié) 有源噪聲控制簡介 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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設計 ( (一一) )消聲原理消聲原理 ( (二二) )消聲器的性能評價消聲器的性能評價 概 述一一 消聲器：消聲器：允許氣流通過，又能有效阻止或減弱噪聲允許氣流通過，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)良的消聲器可使氣流噪

2、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：按其消聲機理和結(jié)構(gòu)大致可分為按其消聲機理和結(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 阻抗復合式阻抗復合式消聲器消聲器 微穿孔板微穿孔板消聲器消聲器 擴散擴散消聲器消聲器 ( (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)設備的譜特性，可根據(jù)設備的空氣動力性空氣動力性及及噪聲頻譜噪聲頻譜選用適當?shù)南暺?。選用適當?shù)南暺鳌?( (一一) )消聲原理消聲原理 ( (二二) )消聲器的性能評價消聲器的性能評價 概 述一一 （1 1）消聲量大）消聲量大（2 2）

3、壓力損失?。毫p失?。? 3）適應性廣）適應性廣（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)應有足夠大的消聲量圍內(nèi)應有足夠大的消聲量 對氣流阻力小，壓力損失要對氣流阻力小，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 響設備的正常工作。響設備的正常工作。 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)簡單、體積小、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。重量輕，便于制作安裝和維修。 外形美觀大方，表面裝飾應與設外形美觀大方，表面裝飾應與設備總體相協(xié)調(diào)備總體相協(xié)調(diào) 。 衡量消聲器性能

4、優(yōu)衡量消聲器性能優(yōu)劣的主要評價量劣的主要評價量ILLRLNRL系統(tǒng)中插入消聲器前、后在系統(tǒng)外某定點系統(tǒng)中插入消聲器前、后在系統(tǒng)外某定點分別測得的聲壓級分別測得的聲壓級L Lp1p1與與L Lp2p2之差。之差。12ILppLLLILLn優(yōu)點優(yōu)點：直觀實用，測量簡單；直觀實用，測量簡單；n適于在現(xiàn)場測量中用來評價安裝消聲器前后的綜合適于在現(xiàn)場測量中用來評價安裝消聲器前后的綜合效果。效果。消聲器進口端入射聲的聲功率級 與出口端透射聲的聲功率級 之差。 (2-167) n傳遞損失反映消聲器自身的特性，與聲源、末端傳遞損失反映消聲器自身的特性，與聲源、末端負載等因素無關；負載等因素無關；n適用于理論計

5、算和在實驗室檢驗消聲器自身的消適用于理論計算和在實驗室檢驗消聲器自身的消聲特性。聲特性。RL112210lgRWWWLLLW1WL2WL消聲器進口端平均聲壓級（ ）與出口端平均聲壓級（ ）之差。(2-168) n這種測量方法易受氣象條件、背景噪聲等這種測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。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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設計 ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 ( (二二)

6、 )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：利用吸聲材料消聲的吸收型消聲器。吸聲材料相當于電阻，故稱阻性消聲器。 ( (一一) )阻性消聲原理阻性消聲原理 n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，因摩擦阻力和粘滯阻力將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達到消聲的目的。 ( (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 圖圖2- 38 阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖阻

7、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，消聲器通道斷面的有效周長，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 2； 消聲器有效長度，消聲器有效長度，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)有關消聲系數(shù)，與材料的垂直入射吸聲系數(shù)有關, ,由表

8、由表2-192-19查查得得PSl00 0APLlS AL(2-169) n消聲衰減量 計算 （1）AN別洛夫公式：低、中頻n特點：結(jié)構(gòu)簡單、氣流直通、阻力損失小。n適用：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 n由表由表2-19 2-19 確定確定 ，即可用式（，即可用式（2-1692-169）計算消聲量。）計算消聲量。n式式(2-169)(2-169)未考慮氣流條件，在低、中頻時，計算值與實測值基未考慮氣流條件，在低、中頻時，計算值與實測值基本相等，但在高頻時，計算值往往高于實測值。本相等，但在高頻時，計算值往往高于實測值。n設計阻

9、性消聲器時，盡可能選用吸聲性能好的多孔材料，并詳設計阻性消聲器時，盡可能選用吸聲性能好的多孔材料，并詳細計算通道的幾何尺寸，對于相同截面積的通道，細計算通道的幾何尺寸，對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 的關系的關系 )(000)(0 11.50.860.750.640.550.470.390.310.050.6010.550.500.450.400.350.3050.100.050() 00 （2 2）H HJ J賽賓經(jīng)驗計算式：賽賓經(jīng)驗計算式：高頻高頻(2-170)(2-17

10、0) 式中，式中， 吸聲材料無規(guī)則入射平均吸聲系數(shù)，表吸聲材料無規(guī)則入射平均吸聲系數(shù)，表2-202-20列出列出 了了 與與 間的關系。間的關系。1.41.03( )APLlS式（式（2-1692-169）和式（）和式（2-1702-170）大致相同，僅僅是對吸聲系數(shù)的修正不同。）大致相同，僅僅是對吸聲系數(shù)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 的換算關系的換算關系 4 . 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算公式計算公式相似。相似。n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：相當于多個單通道直管式消聲器組成。相當于

11、多個單通道直管式消聲器組成。n當片式消聲器每個通道的構(gòu)造尺寸相同時，只要計當片式消聲器每個通道的構(gòu)造尺寸相同時，只要計算單個通道的消聲量。算單個通道的消聲量。n通常取吸聲片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，給定直線長給定直線長度情形下，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

12、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)構(gòu)：將折板式的折角變?yōu)槠交⌒伟濉＃簩⒄郯迨降恼劢亲優(yōu)槠交⌒伟?。原理原理：當聲波通過時，增加反射次數(shù)，并對：當聲波通過時，增加反射次數(shù)，并對某些頻率的聲波產(chǎn)生吻合振動，從而改善吸某些頻率的聲波產(chǎn)生吻合振動，從而改善吸聲性能。聲性能。特點特點：可使氣流較為通暢地通過，達到高消：可使氣流較為通暢地通過，達到高消聲、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)：若干個小型直管消聲器并聯(lián)而成，形似蜂窩。

13、若干個小型直管消聲器并聯(lián)而成，形似蜂窩。原理：原理：小型管道的周長與截面積之比值小型管道的周長與截面積之比值P/S比直管式比直管式和片式大，所以消聲量較高。和片式大，所以消聲量較高。特點特點：小管的尺寸很小，使上限失效頻率大大提高：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。改善了高頻消聲特性。計算：計算：一個小型直管消聲器的消聲量就可以表示整一個小型直管消聲器的消聲量就可以表示整個消聲器的消聲量。個消聲器的消聲量。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。：在彎管壁面襯貼吸聲材料。其形式有圓管彎頭、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。

14、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長度吸聲材料的長度, ,一般相當于管道截面尺寸的一般相當于管道截面尺寸的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彎頭的插彎頭的插入損失僅為入損失僅為90彎頭的彎頭的1/3。n對于無規(guī)則入射，對于無規(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 l盤式消聲器在空間尺寸受限制條件下使用，其外盤式消聲器在空間尺寸受限制條件

15、下使用，其外形呈盤形，使消聲器的軸向長度和體積縮減。因形呈盤形，使消聲器的軸向長度和體積縮減。因消聲通道截面是漸變的，氣流速度隨之變化，阻消聲通道截面是漸變的，氣流速度隨之變化，阻損較小，還因進氣和出氣方向互相垂直，使聲波損較小，還因進氣和出氣方向互相垂直，使聲波發(fā)生彎發(fā)生彎折，故提高了中、高頻的消聲效果。折，故提高了中、高頻的消聲效果。l一般軸向長度一般軸向長度50cm，TL=1015dB，風速，風速16m/s16m/s比較比較適宜。適宜。7.盤式消聲器盤式消聲器 ( (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

16、) )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影響因素 1. 頻率的影響頻率的影響 n高頻失效：在一定截面積的氣流通道中，當入射聲波的頻率高至一定限度時，由于方向性很強而形成“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。n上限失效頻率 ：產(chǎn)生高頻失效所對應的頻率。f上n上限失效頻率上限失效頻率 計算公式：計算公式：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； 消聲器通道的當量直徑，消聲器通道的當量直徑，m m；對矩形管道取邊長；對矩形管道取邊長

17、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。cDn當 時，每增高一個倍頻帶，消聲量下降1/3 其值按下式估算：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) f33nLLf上f上nL2. 結(jié)構(gòu)的影響結(jié)構(gòu)的影響 n阻性消聲器阻性消聲器結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)設計時，在高頻失效頻率附近采取時，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小風量細管道可選用直管式；較大風量粗管道須采用多通小風量細管道可選用直管式；較大風量粗管道須采用多通道形式。

18、道形式。n消聲器通道中加裝消聲片或?qū)⑾暺髟O計成片式、折板式、消聲器通道中加裝消聲片或?qū)⑾暺髟O計成片式、折板式、蜂窩式或彎頭式等，可提高中、高頻消聲效果。蜂窩式或彎頭式等，可提高中、高頻消聲效果。n實踐問題？實踐問題？n對低頻效果不明顯；對低頻效果不明顯；n通道過多或出現(xiàn)彎曲，會顯著增加阻力損失，使消聲器的通道過多或出現(xiàn)彎曲，會顯著增加阻力損失，使消聲器的空氣動力性能下降?？諝鈩恿π阅芟陆怠?. 氣流的影響氣流的影響 n氣流再生噪聲：高速氣流經(jīng)過消聲器時因局部阻力和摩擦阻力形成湍流產(chǎn)生的噪聲。n輻射噪聲：高速氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動n倍頻帶的氣流再生噪聲的聲功率7260lg20lgWLvf (

19、 (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/sn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，當氣流速度高到一定程度時，消聲增加，聲功率提高，使消聲量減少，當氣流速度高到一定程度時，消聲量變?yōu)樨撝担藭r消聲器失去消聲作用。量變?yōu)樨撝担藭r消聲器失去消聲作用。n所以消聲器的設計不應使氣流的流速過高，否則不僅消聲器的性能受到所以消聲器的設計不應使氣流的流速過高，否則不僅消聲器的性能受到影響，而且空氣動力性能也會變差。影響，而且空氣動力性能也會變差。第

20、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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設計 ( (一一) )擴張室消聲器擴張室消聲器 ( (二二) )共振共振消聲器消聲器 抗性消聲器 三三n原理原理：利用聲抗大小來消聲。n基本類型基本類型: :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消聲利用聲抗的大小來消聲, , 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、腔等在聲傳播過程中引

21、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，達到消聲從而降低由消聲器向外輻射的聲能，達到消聲的目的。的目的。n特點特點：選擇性強，適于窄帶噪聲和低、中頻 噪聲。擴張室消聲器：抗性消聲器最常用的結(jié)構(gòu)形式。單節(jié)擴張室消聲器：由擴張室和連接管組成，是最基本形式。圖圖2-39 單節(jié)擴張室消聲器單節(jié)擴張室消聲器 ( (一一) )擴張室消聲器擴張室消聲器 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 擴張室擴張室 根據(jù)管道傳播理論，聲波通過擴張室時，單節(jié)擴張室消聲器聲強透射系根據(jù)管道傳播理論，聲波通過擴張室時，單節(jié)擴張室消聲器聲強透射系數(shù)為數(shù)為 2. 消聲量

22、的計算消聲量的計算 擴張比擴張比,m= S2 /S1擴張室長擴張室長,m,m n若管道截面收縮若管道截面收縮m倍或是擴張倍或是擴張m倍倍，消聲作用相同，消聲作用相同， 工程中為了減少對氣流的阻力，常用工程中為了減少對氣流的阻力，常用 ？管。管。n消聲量與消聲量與 有關，即隨頻率作周期性變化。有關，即隨頻率作周期性變化。sin kl222122111cossin4ISSklklSS(2-174)(2-174)k k角波數(shù)角波數(shù),2/,m,2/,m-1-1 S S1 1、S S2 2分別為連接管和分別為連接管和擴張室面積擴張室面積,m,m2 2 (2-175)(2-175)n若只考慮擴張室本身特性

23、，由上式可得單節(jié)擴張室消聲器的消聲量計算式為2211110lg10lg 1sin4RILmklmn當當 (n=0,1,2,3(n=0,1,2,3，) )時，時， ，擴張室消，擴張室消聲量達最大值，式聲量達最大值，式(2-175)(2-175)可寫成可寫成(21)2kln2sin1kl 21110lg 14RLmm(2-176)(2-176)n由式（由式（2-176）可以更清楚地看出，增大擴張比）可以更清楚地看出，增大擴張比m，可增大消聲量。，可增大消聲量。(2-178)(2-178)n接著推導出消聲量達最大值時的相應頻率接著推導出消聲量達最大值時的相應頻率max214cfnl20lg20lg6

24、2RmLm(2-177)(2-177)n通常通常m1，當，當m5時時,可近似地取可近似地取討討 論論單節(jié)擴張室消聲器的單節(jié)擴張室消聲器的主要缺點主要缺點kln2sin0kl (2-179)(2-179)n當當 (n=0,1,2,3(n=0,1,2,3，) )時，時， ，消聲，消聲量達量達 ，表明聲波無衰減地通過消聲器，此時，表明聲波無衰減地通過消聲器，此時，對應的頻率稱為消聲器的對應的頻率稱為消聲器的通過頻率通過頻率。0RL min2nfcln為了消除某一頻率的噪聲可適當選擇擴張室的長度，為了消除某一頻率的噪聲可適當選擇擴張室的長度，以使消聲器在該頻率上有最大消聲量。以使消聲器在該頻率上有最大

25、消聲量。消聲量計算圖消聲量計算圖圖圖2-40 2-40 單節(jié)擴張室消聲器的消聲量單節(jié)擴張室消聲器的消聲量 n為設計方便，將式為設計方便，將式(2-175)(2-175)繪成圖繪成圖2-402-40。0 kl擴張室消聲器的擴張室消聲器的L LR R隨著隨著m m的增大而增大，但當?shù)脑龃蠖龃?，但當m m增大增大到一定值后，波長很短的高頻聲以到一定值后，波長很短的高頻聲以窄束窄束形式從擴張形式從擴張室中央穿過，使得消聲量下降。其有個室中央穿過，使得消聲量下降。其有個上限截止頻上限截止頻率：率：1.22cfD上(2-180)(2-180) 3. 擴張室消聲器的截止頻率擴張室消聲器的截止頻率 擴張室截

26、面當量直徑，擴張室截面當量直徑，m m 聲速聲速,m/s,m/s n擴張室截面積越大，擴張室截面積越大， 的值越低，其消聲頻率范圍越窄。因的值越低，其消聲頻率范圍越窄。因此，選擇擴張比要兼顧消聲量和消聲頻率兩個方面。此，選擇擴張比要兼顧消聲量和消聲頻率兩個方面。f上擴張室有效消聲的擴張室有效消聲的下限截止頻率：下限截止頻率：n當入射聲波頻率和系統(tǒng)的固有頻率當入射聲波頻率和系統(tǒng)的固有頻率（較低）（較低）相相等時，會發(fā)生共振，消聲器不能消聲，反將聲等時，會發(fā)生共振，消聲器不能消聲，反將聲音放大，該頻率稱為音放大，該頻率稱為下限頻率下限頻率. . (2-181) (2-181)擴張室體積，擴張室體積

27、，m m3 3 連接管的截面積，連接管的截面積，m m2 2112ScfVl下連接管的長度，連接管的長度，m mn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)擴張室消聲器的主要缺點是存在許多通過頻率，在通過頻率處的消聲量為零。解決的方法通常有兩種：n一是在擴張室內(nèi)插入內(nèi)接管；n二是將多節(jié)擴張室串聯(lián)。 4. 改善消聲頻率特性的方法改善消聲頻率特性的方法 在擴張室內(nèi)插入內(nèi)接管在擴張室內(nèi)插入內(nèi)接管min2nfcln當插入管長度為當插入管長度為 時，可消除式時，可消除式 中中 為奇數(shù)的為奇數(shù)的通過頻率。通過頻率。n當插入管長度為當插入管長度為 時，可消

28、除式時，可消除式 中中 為偶數(shù)的為偶數(shù)的通過頻率。通過頻率。n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）帶插入管的擴張室消聲器）帶插入管的擴張室消聲器（b）插入管消聲的作用）插入管消聲的作用 圖圖 2-41 帶插入管的擴張室消聲器及消聲頻率特性帶插入管的擴張室消聲器及消聲頻率特性多節(jié)擴張室串聯(lián)多節(jié)擴張室串聯(lián) n將多節(jié)擴張室消聲器串聯(lián)，各室長度設計為不同數(shù)值將多節(jié)擴張室消聲器串聯(lián)，各室長度設計為不同數(shù)值, ,使各自使各自的通過頻率互相錯開（如使后一節(jié)的通過頻率恰好是前一節(jié)的通過頻率互相錯開（如使后一節(jié)的通過頻

29、率恰好是前一節(jié)的最大消聲頻率），可改善整個消聲頻率特性，提高消聲量的最大消聲頻率），可改善整個消聲頻率特性，提高消聲量n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)擴張室消聲量的算各節(jié)擴張室消聲量的算術和。術和。n在實踐中，通常將上述兩種方法結(jié)合使用?？紤]到消聲器的在實踐中，通常將上述兩種方法結(jié)合使用。考慮到消聲器的空氣動力性，串聯(lián)的腔室一般以空氣動力性，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)擴張室串聯(lián)消聲器多節(jié)擴張室串聯(lián)消聲器 ( (一一) )擴張室消聲器擴張室消聲器 ( (二二) )共振共振消聲器消聲器 抗性消聲器 三三n原理：利用聲抗大小來消聲

30、。n特點：選擇性強，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2-44 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2-43 共振消聲器共振消聲器 在一段氣流通道的管在一段氣流通道的管壁上開一些小孔，使壁上開一些小孔，使其與管外閉合的空腔其與管外閉合的空腔相通，就構(gòu)成了相通，就構(gòu)成了共振共振消聲器消聲器 最簡單的結(jié)構(gòu)形式：最簡單的結(jié)構(gòu)形式：單腔共振消聲器單腔共振消聲器 共振消聲器實質(zhì)上是共振吸聲結(jié)構(gòu)的一種應用，其基本原理基于亥姆霍共振消聲器實質(zhì)上是共振吸聲結(jié)構(gòu)的一種應用，其基本原理基于亥

31、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，具有一定的聲質(zhì)量，二者組成一個共振系統(tǒng)。氣彈簧，具有一定的聲質(zhì)量，二者組成一個共振系統(tǒng)。當聲波傳至頸口時，在聲壓作用下空氣柱產(chǎn)生振動，振動時的摩擦阻尼當聲波傳至頸口時，在聲壓作用下空氣柱產(chǎn)生振動，振動時的摩擦阻尼使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。同時，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，由于聲阻抗的突然變化，一部分聲能將反射回聲源。分聲能將反射回聲源。當聲波頻率與共振腔固有頻率相同時，便產(chǎn)生共振，空氣柱振動速度達當聲波

32、頻率與共振腔固有頻率相同時，便產(chǎn)生共振，空氣柱振動速度達到最大值，此時消耗的聲能最多，消聲量也就最大。到最大值，此時消耗的聲能最多，消聲量也就最大。 1.消聲原理與消聲量的計算消聲原理與消聲量的計算 n消聲原理：消聲原理：亥姆霍茲共振原理。當聲波波長大于共振腔消聲器的最大尺寸的3倍時，其共振吸收頻率共振吸收頻率為2rcGfV200.840.8SdGtdtd 1.消聲原理與消聲量的計算消聲原理與消聲量的計算 (2-182) 聲速，聲速，m/s空腔體積，空腔體積，m3傳導率傳導率，有長度的量綱，有長度的量綱孔直徑，孔直徑，m孔頸長，孔頸長，mn工程上應用的共振消聲器很少是開一個孔的，而是由多個孔組

33、成。工程上應用的共振消聲器很少是開一個孔的，而是由多個孔組成。n注意各孔間要有足夠的距離，當孔心距為小孔孔徑的注意各孔間要有足夠的距離，當孔心距為小孔孔徑的5 5倍以上時，各孔間倍以上時，各孔間的聲輻射互不干涉，此時總的傳導率等于各個孔的傳導率之和，即的聲輻射互不干涉，此時總的傳導率等于各個孔的傳導率之和，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，單腔共振消聲器對頻率 的聲波的消聲量(2-183) 1.消聲原理與消聲量的計算消聲原理與消聲量的計算 f2210lg 1/RrrKLffff傳導率傳導率空腔體積，空腔體積，m3氣流通道的截面積，氣流通道

34、的截面積，m m2 2 2GVKS其中 (2-184) n 值是共振消聲器設計中的重要參量。值是共振消聲器設計中的重要參量。n式（式（2-1832-183）計算的是單一頻率的消聲量。）計算的是單一頻率的消聲量。 K上式是對單一頻率的計算，實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算消聲原理與消聲量的計算 (2-185a) 對倍頻帶 對1/3倍頻帶 210lg(12)RLK210lg(1 19)RLK(2-185b) n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的消聲特性曲線圖圖2-45 共振腔消聲器的消聲特

35、性共振腔消聲器的消聲特性n 當當 時，系統(tǒng)發(fā)生共時，系統(tǒng)發(fā)生共 振，消聲量振，消聲量 最大；最大；n 在偏離在偏離 時，時， 迅速下降；迅速下降；n K K值越小，曲線越尖銳值越小，曲線越尖銳 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)

36、共振腔串聯(lián)多節(jié)共振腔串聯(lián)Kn 值越大，消聲量也越大值越大，消聲量也越大, ,n但改善聲頻帶寬度的同時，但改善聲頻帶寬度的同時，消聲器體積增大，設計時應消聲器體積增大，設計時應選取適當?shù)闹?。選取適當?shù)闹怠?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(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)KKn在共振腔中填充吸聲材料，或在孔頸處襯在共振腔中填充吸聲材料，或在孔頸處襯貼薄的透聲材料，增加聲阻，展寬頻率范圍。貼薄的透聲材料，增加聲阻，展寬頻率范圍。n會使共振頻率處的消聲量有所下降，但偏會使共振頻率處的消聲量有所下降，但偏離

37、共振頻率后的消聲量下降緩慢，綜合消聲離共振頻率后的消聲量下降緩慢，綜合消聲效應仍為有利。效應仍為有利。 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)KKn 將具有不同共振頻率的幾節(jié)將具有不同共振頻率的幾節(jié)共振腔消聲器串聯(lián)，可有效共振腔消聲器串聯(lián)，可有效展寬消聲頻率。展寬消聲頻率。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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式

38、消聲器 四四五五六六微穿孔板消聲器 消聲器的設計 阻抗復合式消聲器 四四五五 阻性消聲器阻性消聲器 抗性消聲器抗性消聲器 阻抗復合式消聲器阻抗復合式消聲器 阻性阻性擴張室復合式擴張室復合式 阻性阻性共振腔復合式共振腔復合式 阻性阻性擴張室擴張室共振腔復合式共振腔復合式 1-阻性阻性 1-阻性阻性 1-阻性阻性 1-阻性阻性 2-擴張室擴張室2-擴張室擴張室2-擴張室擴張室3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 (c) 阻阻-共復合式共復合式 (d) 阻阻-共共-擴復合式擴復合式 (a)、(b) 阻阻-擴復合式擴復合式 圖圖2-47 2-47 幾個阻抗復合式消聲器示意圖幾個阻抗復合

39、式消聲器示意圖阻抗復合式消聲器 四四五五n消聲原理消聲原理：阻性和抗性原理的結(jié)合。：阻性和抗性原理的結(jié)合。n當聲波波長較長時，阻抗復合后因耦合當聲波波長較長時，阻抗復合后因耦合 作用而相互干涉，聲波的衰減機理極為作用而相互干涉，聲波的衰減機理極為 復雜，難以確定簡單的定量關系。復雜，難以確定簡單的定量關系。n消聲量：應用中，由消聲量：應用中，由試驗試驗或或?qū)崪y實測確定。確定。 2-擴張室擴張室 1-阻性阻性 圖圖2-47 (a) 阻性阻性-擴張室復合式擴張室復合式 n阻性阻性- -擴張室復合消聲器擴張室復合消聲器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

40、消聲值20dBA20dBAn用在用在風機進出口風機進出口上上 圖圖2-47 (c) 阻性阻性-共振室復合式共振室復合式 3-共振腔共振腔 3-共振腔共振腔 1-阻性阻性 n阻性阻性- -共振腔復合消聲器共振腔復合消聲器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消除消除壓縮機噪聲壓縮機噪聲 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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式消聲器 四四六六五五微穿孔板消聲器 消聲器的設計 五五微穿孔板消聲器 （一）消聲原理（一）消聲原理 （二）消聲

41、量計算（二）消聲量計算 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)量新型消聲器，是阻抗復合式消聲器 的一種特殊形式。n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。（

42、一）消聲原理（一）消聲原理 n結(jié)構(gòu)：在厚度小于1mm的金屬板上鉆許多孔徑為 0.51mm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)。五五微穿孔板消聲器 （一）消聲原理（一）消聲原理 （二）消聲量計算（二）消聲量計算 單層管式消聲器，單層管式消聲器，低頻低頻消聲，聲波波長大于空腔尺消聲，聲波波長大于空腔尺寸時，消聲量按共振消聲器公式計算。寸時，消聲量按共振消聲器公式計算。 (2-186)(2-186)中頻中頻，按阻性消聲器別洛夫公式計算。，按阻性消聲器別洛夫公式計算。 （2-1882-188）高頻高頻，氣流速度為，氣流速度為20m/s20m/sv v120m/s

43、120m/s，按經(jīng)驗公式，按經(jīng)驗公式計算。計算。 (2-189)(2-189) 2220.2510lg 1/RrraLabffff0APLlS 7534lgRLv（二）消聲量計算（二）消聲量計算 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) 噪聲控制技術消聲 概 述一一阻性消聲器 二二抗性消聲器 三三阻抗復合式消聲器 四四五五微穿孔板消聲器 六六消聲器的設計 六六消聲器的設計 ( (一一) )消聲器設計程序和要求消聲器設計程序和要求 ( (二二) )消聲器的設計消聲器的設計 ( (一一) )消聲器設計程序和要求消聲器設計程序和要求 （1 1）根據(jù)相關環(huán)境保護和勞動保護標準，適當考慮）根

44、據(jù)相關環(huán)境保護和勞動保護標準，適當考慮設備具體條件，合理確定實際所需的消聲量，分析設備具體條件，合理確定實際所需的消聲量，分析噪聲源的頻譜特性。噪聲源的頻譜特性。（2 2）根據(jù)氣流流量和噪聲源的頻譜特性選定消聲器）根據(jù)氣流流量和噪聲源的頻譜特性選定消聲器的結(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) )消聲器的設計消聲器的設計 設計步驟 n（1）根據(jù)氣流流量和流

45、速，計算所需要的通道截面，并由此來選定阻性消聲器的形式。n（2）選用吸聲材料。 n（3）選用護面結(jié)構(gòu)。n（4）根據(jù)“高頻失效”和氣流再生噪聲的影響驗算消聲效果。 設計步驟 （1）根據(jù)氣流流量和流速，計算所需要的通道截面，并由此來選定阻性消聲器的形式。n一般認為，當氣流通道截面的當量直徑小于一般認為，當氣流通道截面的當量直徑小于300mm300mm， 可選用單通道直管式；可選用單通道直管式；n當直徑在當直徑在300300500mm500mm時，可在通道中加設一片吸聲時，可在通道中加設一片吸聲 層或吸聲芯；層或吸聲芯；n當通道直徑大于當通道直徑大于500mm500mm時，則應考慮把消聲器設計成時，

46、則應考慮把消聲器設計成 片式、蜂窩式或其他形式。片式、蜂窩式或其他形式。n消聲器長度由噪聲源的強度和降噪現(xiàn)場要求來決定，消聲器長度由噪聲源的強度和降噪現(xiàn)場要求來決定， 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。 設計步驟 （2）選用吸聲材料。 n 一般應考慮一般應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同時還要考慮消聲器的同時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，應潮濕、有腐蝕性氣體等特殊環(huán)境中，應 考慮吸聲材料的考慮吸聲材料的耐熱耐熱、防潮防潮、抗腐

47、蝕性抗腐蝕性能。能。 設計步驟 （3）選用護面結(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， 必須選用護面結(jié)構(gòu)固定起來。必須選用護面結(jié)構(gòu)固定起來。n常用的護面結(jié)構(gòu)有常用的護面結(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如果選取護面不合理，吸聲材料會被氣流吹跑如果選取護面不合理，吸聲材料會被氣流吹跑 或使護面結(jié)構(gòu)激起振動，導致消聲性能下降。或使護面結(jié)構(gòu)激起振動，導致消聲性能下降。n護面結(jié)構(gòu)形式主要由消聲器通道內(nèi)的氣流速度護面結(jié)構(gòu)形式主要由消聲器通道內(nèi)的氣流速度 決定，見表決定，見表2-212-21所示。所示。 氣流速度氣流速度/ /（msm

48、s-1-1）護面形式護面形式平平 行行垂垂 直直1010以下以下7 7以下以下101023237 7151523234545151538384545120120表表2-21 不同流速條件下的護面結(jié)構(gòu)不同流速條件下的護面結(jié)構(gòu) 板板板板板板板板設計步驟 （4）根據(jù)“高頻失效”和氣流再生噪聲的影響驗算消聲效果。 ( (二二) )消聲器的設計消聲器的設計 （1）擴張室消聲器的設計（2）共振消聲器的設計（1）擴張室消聲器的設計n 根據(jù)聲源的頻譜特性，合理分布最大消聲頻率，根據(jù)聲源的頻譜特性，合理分布最大消聲頻率，據(jù)此據(jù)此確定各節(jié)擴張室及其插入管的長度確定各節(jié)擴張室及其插入管的長度。插入管。插入管的長度一般按的長度一般按1/41/4和和1/21/2腔長設計。腔長設計。n 根據(jù)需要的消聲量和氣流速度，根據(jù)需要的消聲量和氣流速度，確定擴張比確定擴張比，設計擴張室各部分截面尺寸。一般擴張比設計擴張室各部分截面尺寸。一般擴張比m m取取9 9m m1616，在允許的范圍內(nèi)，盡量選用較大的，但最，在允許的范圍內(nèi)，盡量選用較大的，但最大不宜大于大不宜大于2020。n 驗算所設計的擴張室消聲器的上、下限截止頻驗算所設計的擴張室消聲器的上、下限截止頻率率是否在所需要的頻率范圍以外，否則應參照有是否在所需要