噪声控制技术

消声器是消减气流噪声的装置，把它接在管道中或进、排气口上，能让气流通过，对噪声具有一定的消减作用。第一节消声器的分类、评价和设计程序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。要求具有较高的消声值和较宽的消声频率，也就是说要在所需要的消声频率范围有足够大的消声量；2）空气动力性能上的要求。消声器对气流的阻力要小，安装消声器后所增加的阻力损失要控制在实际容许的范围内；第1页/共23页第一页，共24页。3）机械结构性能上的要求。消声的体积要小，重量要轻，结构简单，便于加工，安装和维修4）外形和装饰上的要求。符合实际安装空间的需要，美观大方，表面装饰与设备相协调5）价格费用要求。价格便宜，使用寿命长。第2页/共23页第二页，共24页。二、消声器的声学性能评价量1）插入损失（LIL）即系统中插入消声器前后在系统外某点测得的声功率之差。2）传声损失（TL）即消声器进出口端声功率级之差。3）减噪量（LNR）即消声器进出口端测得的平均声压级之差。4）衰减量（LA）即消声器内部两点间的声压级的差值，通常用消声器的单位长度的衰减量（dB/m）来表征消声器内声传播特性。第3页/共23页第三页，共24页。一、消声器的分类与适用范围1）阻性消声器（如P.177图9-1）：包括的形式：直管式、片式、折板式、声流式、蜂窝式、弯头式等。消声的频率特性：具有中、高频消声性能。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）。消声原理：利用吸声材料消声。把吸声材料固定在气流通道内壁或按一定的方式在管道中排列起来，就构成了阻性消声器，与电学类比，吸声材料就相当于电阻，故称阻性消声器。第4页/共23页第四页，共24页。2）抗性消声器包括的形式：扩张室式（如P.181图9-3）、共振腔式（如P.184图9-7）、干涉型（如P.188图9-10）。消声的频率特性：具有低、中频消声性能。适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（较高气速的情况）。消声原理：通过控制声抗的大小来进行消声的。与阻性消声器不同，它不使用吸声材料而是在管道上接截面积突变的管段或旁接共振腔，利用声阻抗的改变，使某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、干涉等现象，从而在消声器的外测，达到了消声的目的。第5页/共23页第五页，共24页。3）阻抗复合式消声器（如：P.190，图9-12和P.191图9-13）包括的形式：阻－扩型、阻－共型、阻－扩－共型等。消声的频率特性：具有低、中、高频消声性能。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）。第6页/共23页第六页，共24页。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。消声的频率特性：宽频带消声性能。适用范围：适于高温、潮湿有水、有油雾及特别清洁卫生的场合。消声原理：利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。第7页/共23页第七页，共24页。5）喷注耗散型消声器（也称扩散式消声器）包括的形式：小孔喷注型（如P.194图9-15）、降压扩容型、多孔扩散型（如P.195图9-16）、引射掺冷型（如P.198图9-19）。消声的频率特性：宽频带消声性能。适用范围：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。第8页/共23页第八页，共24页。6）喷雾消声器（如P.197图9-17）消声的频率特性：低频消声性能。适用范围：消除高温蒸汽排放噪声。7）电子消声器（如P.189图9-11）消声的频率特性：宽频带消声性能。适用范围：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。原理：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9页/共23页第九页，共24页。三、消声器的设计程序1）噪声源的调查和特性分析（声源解析、周围自然环境和声学环境条件等）2）噪声标准的确定（根据评价区周围环境要求及国家相关声环境质量标准和噪声排放标准）3）消声量的计算（根据管道截面，确定消声器通道结构；根据降噪要求，决定消声器的长度）4）选择消声器的类型（根据噪声的频谱，选定消声器的种类）5）检验（验算消声频率范围）第10页/共23页第十页，共24页。第二节阻性消声器一、阻性消声器的声衰减量其中：L－消声器气流通道断面周长，mS－消声器的气流通道截面积，m2

l－消声器的有效长度，mφ(a0)－与材料的吸声系数有关的消声系数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。理论计算公式：第11页/共23页第十一页，共24页。例1、选用同一种吸声材料（平均吸声系数为0.46）衬贴的消声管道，管道有效长度为2m，管道有效截面积1500cm2。当截面形状分别为圆形、正方形和1：5矩形时，试问哪种截面形状的声音衰减量最大？哪种最小？解：由公式：因为管道的有效直径为：则管道断面有效周长为：1）当管道为圆形时第12页/共23页第十二页，共24页。2）当管道截面为正方形时则管道断面周长为：所以，3）当管道截面为1：5矩形时则管道断面长和宽分别为：第13页/共23页第十三页，共24页。则管道断面周长为：所以，因此，有：LA3＞LA2

＞LA1即：管道截面为矩形的声音衰减量最大，截面为圆形管道声音衰减量最小。第14页/共23页第十四页，共24页。二、高频失效频率（即消声性能下降的频率）基于高频率声音的方向性强，与管壁的吸声材料接触减少。其中：D－消声通道截面平均边长（当量直径），m圆形管道为直径；矩形管道为边长平均值，其他管道取面积的开方值。第15页/共23页第十五页，共24页。当频率每增加一个倍频带，其消声量约下降1/3，其经验估算公式为：其中：R’－高于失效频率的某倍频带的消声量；

R－失效频率处的消声量（作为参考值）；

N－高于失效频率的倍频程频带数。第16页/共23页第十六页，共24页。三、气流对阻性消声器性能的影响主要表现在两个方面：1）气流的存在改变了消声器内声衰减规律（特别是高速气流）2）气流在消声器内产生一种附加噪声，即气流再生噪声A：顺流时（气流与声传播方向一致），由于气体流速在管道内不均一，根据折射原理，声波向管壁弯曲，促进消声降噪；B：逆流时（气流与声传播方向相反），声波向管道中心弯曲，导致声波与吸声材料接触机会减少，不利于消声降噪。

气流经过消声器通道时，因局部阻力或摩擦阻力而产生湍流，相应辐射一些噪声；气流激发消声器构件振动而辐射噪声。第17页/共23页第十七页，共24页。在直通管道消声器内气流再生噪声的估算公式为：其中：LA’－气流再生噪声

ν－消声器内气流速度，m/s

一个消声器具体应用到现场时，气流究竟对它的性能影响有多大，需结合噪声源强度、气流速度大小以及消声器结构等因素进行具体分析；

不同的结构，气流在管道中允许风速不同。第18页/共23页第十八页，共24页。第三节抗性消声器一、扩张室消声器（膨胀式消声器）消声原理：声波在管道截面的突然扩张（或收缩）造成通道内声阻抗突变，使声波传播方向发生改变，在管道内发生反射、干涉等现象，从而达到消声的目的。单节扩张室消声器的消声量计算：其中：称为抗性消声器的扩张比。第19页/共23页第十九页，共24页。二、共振腔消声器1）消声原理：该系统是共振吸声结构，管壁小孔中的空气类似活塞，具有一定的声质量；密闭空腔类似空气弹簧，具有一定的弹性，当声波传到腔口时，在声波的作用下，空气柱产生振动，振动时与腔口壁的摩擦使一部分声能转化为热能而耗散；同时由于声阻抗的突变而使声波发生反射和干涉现象，导致声能衰减；当体系固有频率与声波频率发生共振时，消耗的声能最多，消失量最大。第20页/共23页第二十页，共24页。

实际工程中，一般单通道的截面直径不应超过250mm，如果流量较大时则需要多通道。共振腔最大几何尺寸应小于声波波长，孔心距应大于孔径的5倍。第21页/共23页第二十一页，共24页。本章作业：P.201，第2，3，5，7题预习作业：第十章

第22页/共23页第二十二页，共24页。感谢您的观看。第23页/共23页第二十三页，共24页。内容总结消声