噪声控制技术第九章精.ppt

噪声控制技术第九章第1页，本讲稿共23页 消声器是消声器是消减气流噪声消减气流噪声的装置，把它接在管的装置，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。具有一定的消减作用。第一节第一节 消声器的分类、评价和设计程序消声器的分类、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：对一个好的消声器要有五个方面的基本要求：1 1）在）在消声性能消声性能上的要求。要求具有上的要求。要求具有较高的消声值较高的消声值和和较宽的消声频率较宽的消声频率，也就是说要在所需要的消声，也就是说要在所需要的消声频率范围有足够大的消声量；频率范围有足够大的消声量；2 2）空气动力性能空气动力性能上的要求。消声器对上的要求。消声器对气流的阻力气流的阻力要小，安装消声器后所增加的要小，安装消声器后所增加的阻力损失阻力损失要控制要控制在实际容许的范围内；在实际容许的范围内；第2页，本讲稿共23页3 3）机械）机械结构性能结构性能上的要求。消声的上的要求。消声的体积体积要小，要小，重量重量要轻，要轻，结构结构简单，便于简单，便于加工加工，安装和维修，安装和维修4 4）外形和装饰上的要求。符合实际安装空间的需要，）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美观大方，表面装饰与设备相协调5 5）价格费用要求。价格便宜，使用寿命长。）价格费用要求。价格便宜，使用寿命长。第3页，本讲稿共23页二、消声器的声学性能评价量二、消声器的声学性能评价量1 1）插入损失插入损失（L LILIL）即系统中插入消声器前后在系统外即系统中插入消声器前后在系统外某点某点测得的测得的声功率声功率之差之差。2 2）传声损失传声损失（TLTL）即消声器进出口端即消声器进出口端声功率级声功率级之差。之差。3 3）减噪量减噪量（L LNRNR）即消声器进出口端测得的即消声器进出口端测得的平均声压级平均声压级之差。之差。4 4）衰减量衰减量（L LA A）即消声器即消声器内部两点间内部两点间的声压级的差值，通常用消声器的声压级的差值，通常用消声器的单位长度的衰减量（的单位长度的衰减量（dB/mdB/m）来表征消声器内）来表征消声器内声传播特声传播特性性。第4页，本讲稿共23页一、消声器的分类与适用范围一、消声器的分类与适用范围1 1）阻性消声器）阻性消声器（如（如P.177P.177图图9-19-1）：包括的形式包括的形式：直管式、片式、折板式、声直管式、片式、折板式、声流式、蜂窝式、弯头式流式、蜂窝式、弯头式等。等。消声的频率特性消声的频率特性：具有：具有中、高频中、高频消声性能。消声性能。适用范围适用范围：消除风机、燃气轮机：消除风机、燃气轮机进气噪声进气噪声（即气（即气体流速不大的情况）。体流速不大的情况）。消声原理消声原理：利用：利用吸声材料吸声材料消声。把吸声材料固定消声。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，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与电学类比，吸声材料就相当于电阻，故称阻性消声器。故称阻性消声器。第5页，本讲稿共23页2 2）抗性消声器）抗性消声器包括的形式包括的形式：扩张室式扩张室式（如如P.181P.181图图9-39-3）、共振腔式共振腔式（如如P.184P.184图图9-79-7）、干涉型干涉型（如如P.188P.188图图9-109-10）。）。消声的频率特性消声的频率特性：具有：具有低、中频低、中频消声性能。消声性能。适用范围适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（声（较高气速的情况较高气速的情况）。）。消声原理消声原理：通过：通过控制声抗的大小控制声抗的大小来进行消声的。与阻来进行消声的。与阻性消声器不同，它性消声器不同，它不使用吸声材料不使用吸声材料而是在管道而是在管道上接截面积突变的管段或旁接共振腔，利用声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阻抗的改变，使某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生的界面发生反射、干涉反射、干涉等现象，从而在消声器的等现象，从而在消声器的外测，达到了消声的目的。外测，达到了消声的目的。第6页，本讲稿共23页3 3）阻抗复合式消声器（如：）阻抗复合式消声器（如：P.190P.190，图，图9-129-12和和P.191P.191图图9-139-13）包括的形式：阻扩型、阻共型、阻扩共型包括的形式：阻扩型、阻共型、阻扩共型等。等。消声的频率特性：具有低、中、高频消声性能。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。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）。同一频带的消声值的叠加（并非简单的叠加关系）。第7页，本讲稿共23页4 4）微穿孔板消声器）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。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。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。洁卫生的场合。消声原消声原 理：利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。理：利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。第8页，本讲稿共23页5 5）喷注耗散型消声器（也称扩散式消声器）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（如包括的形式：小孔喷注型（如P.194P.194图图9-159-15）、降压扩容、降压扩容型、多孔扩散型（如型、多孔扩散型（如P.195P.195图图9-169-16）、引射掺冷型（如、引射掺冷型（如P.198P.198图图9-199-19）。消声的频率特性：宽频带消声性能。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。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。不敏感的频率范围。第9页，本讲稿共23页6 6）喷雾消声器）喷雾消声器（如如P.197P.197图图9-179-17）消声的频率特性消声的频率特性：低频低频消声性能。消声性能。适用范围适用范围：消除高温蒸汽排放噪声。：消除高温蒸汽排放噪声。7 7）电子消声器）电子消声器（如如P.189P.189图图9-119-11）消声的频率特性消声的频率特性：宽频带消声性能。：宽频带消声性能。适用范围适用范围：用于：用于低频消声的一种辅助低频消声的一种辅助。原原 理理：喷淋水雾改变介质的密度，即增加声阻抗。：喷淋水雾改变介质的密度，即增加声阻抗。原原 理理：人为地产生一个：人为地产生一个幅值相同而相位相反幅值相同而相位相反的声波，的声波，使两列声波在一定的空间区域相互使两列声波在一定的空间区域相互干涉干涉而抵消，达而抵消，达到降噪目的。到降噪目的。第10页，本讲稿共23页三、消声器的设计程序三、消声器的设计程序1 1）噪声源的调查和特性分析（声源解析、周围自然环）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）境和声学环境条件等）2 2）噪声标准的确定（根据评价区周围环境要求及国家）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）相关声环境质量标准和噪声排放标准）3 3）消声量的计算（根据管道截面，确定消声器通道结构；）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）根据降噪要求，决定消声器的长度）4 4）选择消声器的类型（根据噪声的频谱，选定消声）选择消声器的类型（根据噪声的频谱，选定消声器的种类）器的种类）5 5）检验（验算消声频率范围）检验（验算消声频率范围）第11页，本讲稿共23页第二节第二节 阻性消声器阻性消声器一、一、阻性消声器的声衰减量阻性消声器的声衰减量其中：其中：L L消声器气流通道断面周长，消声器气流通道断面周长，m m S S消声器的气流通道截面积，消声器的气流通道截面积，m m2 2 l l消声器的有效长度，消声器的有效长度，m m (a (a0 0)与材料的吸声系数有关的消声系数与材料的吸声系数有关的消声系数H.J.H.J.赛宾赛宾经验公式经验公式：降噪量与材料吸声降噪量与材料吸声性能和周长性能和周长/截面比截面比有关。有关。理论计算公式：理论计算公式：第12页，本讲稿共23页例例1 1、选用同一种吸声材料（、选用同一种吸声材料（平均吸声系数平均吸声系数为为0.460.46）衬贴的消声管道，）衬贴的消声管道，管道有效长度为管道有效长度为2m2m，管道有效截面积，管道有效截面积1500cm1500cm2 2。当截面形状分别为圆形、。当截面形状分别为圆形、正方形和正方形和1 1：5 5矩形时，试问哪种截面形状的声音衰减量最大？哪种最小矩形时，试问哪种截面形状的声音衰减量最大？哪种最小？解：解：由公式：由公式：因为管道的因为管道的有效直径有效直径为：为：则管道则管道断面有效周长断面有效周长为：为：1 1）当管道为当管道为圆形圆形时时第13页，本讲稿共23页2 2）当管道截面为当管道截面为正方形正方形时时则管道则管道断面周长断面周长为为：所以，所以，3 3）当管道截面为当管道截面为1 1：5 5矩形矩形时时则管道则管道断面长和宽断面长和宽分别为：分别为：第14页，本讲稿共23页则管道断面周长为：则管道断面周长为：所以，所以，因此，有：因此，有：LA3LA2 LA1即：即：管道截面为管道截面为矩形矩形的声音衰减量最大，截面为的声音衰减量最大，截面为圆形圆形管管道声音衰减量最小。道声音衰减量最小。第15页，本讲稿共23页二、高频失效频率二、高频失效频率（即消声性能下降的频率）（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：其中：D D消声通道消声通道截面平均边长截面平均边长（当量直径），（当量直径），m m圆形管道为直径；矩形管道为边长平均值，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。其他管道取面积的开方值。第16页，本讲稿共23页当频率每增加一个倍频带，其当频率每增加一个倍频带，其消声量消声量约下降约下降1/31/3，其经，其经验估算公式为：验估算公式为：其中：其中：R R高于失效频率的某倍频带的消声量；高于失效频率的某倍频带的消声量；R R失效频率处的消声量（作为失效频率处的消声量（作为参考值参考值）；）；N N高于失效频率的倍频程频带数高于失效频率的倍频程频带数。第17页，本讲稿共23页三、气流对阻性消声器性能的影响三、气流对阻性消声器性能的影响主要表现在两个方面：主要表现在两个方面：1 1）气流的存在改变了消声器内）气流的存在改变了消声器内声衰减规律声衰减规律（特别是高速气（特别是高速气流）流）2 2）气流在消声器内产生一种）气流在消声器内产生一种附加噪声附加噪声，即，即气流再生噪声气流再生噪声A A：顺流顺流时（气流与声传播方向一致），由于气体流速在管道内不时（气流与声传播方向一致），由于气体流速在管道内不均一，根据均一，根据折射原理折射原理，声波向管壁弯曲声波向管壁弯曲，促进消声降噪；，促进消声降噪；B B：逆流逆流时（气流与声传播方向相反）时（气流与声传播方向相反），声波向管道中心弯曲声波向管道中心弯曲，导致声，导致声波与吸声材料接触机会减少，不利于消声降噪。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湍流，相应，相应辐射一些噪声；气流激发消声器辐射一些噪声；气流激发消声器构件振动构件振动而辐射噪声。而辐射噪声。第18页，本讲稿共23页在直通管道消声器内气流在直通管道消声器内气流再生噪声再生噪声的的估算公式估算公式为：为：其中：其中：L LA A气流再生噪声气流再生噪声 消声器内气流速度，消声器内气流速度，m/sm/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，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，需结合需结合噪声源强度噪声源强度、气流速度大小气流速度大小以及以及消声器结构消声器结构等因素进行具体等因素进行具体分析；分析；不同的结构，气流在管道中允许风速不同不同的结构，气流在管道中允许风速不同。第19页，本讲稿共23页第三节第三节 抗性消声器抗性消声器一、一、扩张室消声器扩张室消声器（膨胀式消声器膨胀式消声器）消声原理消声原理：声波在管道截面的突然扩张（或收：声波在管道截面的突然扩张（或收缩）造成通道内缩）造成通道内声阻抗突变声阻抗突变，使，使声波声波传播方向传播方向发生改变，在管道内发生发生改变，在管道内发生反反射、干涉射、干涉等现象，从而达到消声的目的。等现象，从而达到消声的目的。单节扩张室单节扩张室消声器的消声量计算：消声器的消声量计算：其中：其中：称为称为抗性消声器的扩张比抗性消声器的扩张比。第20页，本讲稿共23页二、共振腔消声器二、共振腔消声器1 1）消声原理：）消声原理：该系统是共振吸声结构，管壁小孔中的空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，频率与声波频率发生共振时，消耗的声能最多，消失量最大。消失量最大。第21页，本讲稿共23页 实际工程中，一般单通道的截面直径不实际工程中，一般单通道的截面直径不应超过应超过250mm250mm，如果流量较大时则需要多通，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，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孔心距应大于孔径的5 5倍。倍。第22页，本讲稿共23页本章作业：本章作业：P.201，第，第2，3，5，7题题预习作业：第十章预习作业：第十章 第23页，本讲稿共23页