柴油机混合气的形成与燃烧.ppt

第五章第五章 柴油机混合气柴油机混合气 的形成与燃烧的形成与燃烧一、燃烧过程一、燃烧过程1)1)燃烧过程概述燃烧过程概述着火延迟期速燃期缓燃期补燃期燃烧过程燃烧过程人为划分四个阶段：人为划分四个阶段：A-BA-B段为滞燃期段为滞燃期B-CB-C段为速燃期段为速燃期C-DC-D段为缓燃期段为缓燃期D-ED-E段为补燃期段为补燃期1 1、燃烧过程概述、燃烧过程概述 着火延迟期着火延迟期 从从燃燃油油开开始始喷喷入入燃燃烧烧室室内内(A(A点点)至至由由于于开开始始燃燃烧烧而而引起压力升高使压力脱离压缩线开始急剧上升引起压力升高使压力脱离压缩线开始急剧上升(B(B点点)。特特点点：温温度度越越高高、压压力力越越高高、柴柴油油十十六六烷烷值值越越高高着火延迟期越短。时间一般为：着火延迟期越短。时间一般为：0.00030.00030.00070.0007秒。秒。燃烧过程燃烧过程柴油机低温多级自燃柴油机低温多级自燃 t1 t1 阶段混合阶段阶段混合阶段 在在压压缩缩过过程程终终了了时时，燃燃料料喷喷入入汽汽缸缸内内形形成成可可燃燃混混合合气气。燃燃料料遇遇到到温温度度较较高高的的空空气气，开开始始氧氧化化，但但速速度度缓缓慢慢，示示功功图图上上的的压压缩缩线线没没有有明明显显的的变变化化。混混合合阶阶段段，为为着着火火做准备。做准备。t2 t2 阶段第一级反应阶段第一级反应 燃燃烧烧的的实实质质是是燃燃料料的的氧氧化化反反应应，当当反反应应速速度度很很快快时时，火火焰焰就就会会出出现现。经经过过t1t1时时间间后后，反反应应加加剧剧，出出现现冷冷火火焰焰，缸缸内内压压力力超超过过压压缩缩压压力力。在在这这一一阶阶段段，反反应应生生成成醛醛类类、过过氧氧化化物物和和一一氧氧化化碳碳等等中中间间产产物物。要要求求混混合合气气较较浓浓，=0.40.40.50.5。t3t3阶段第二级反应阶段第二级反应 温温度度、压压力力升升高高较较大大，产产生生许许多多化化学学反反应应的的活活性性中中心，出现蓝火焰。混合气稀得多，心，出现蓝火焰。混合气稀得多，略小于略小于1 1。柴油机低温多级自燃柴油机低温多级自燃t1+t2+t3 t1+t2+t3 时间后第三级反应时间后第三级反应 活活性性中中心心剧剧增增，化化学学反反应应加加速速，热热积积累累剧剧烈烈，发发生爆炸，出现热火焰。混合气更稀，生爆炸，出现热火焰。混合气更稀，1 1。t1+t2+t3 t1+t2+t3 着火延迟期着火延迟期速燃速燃:从压力脱离压缩线开始急剧上升从压力脱离压缩线开始急剧上升(B点点)至达到最大压力至达到最大压力(C点点)。特点特点：速燃期内，在着火延迟期内准备好的混合气几乎速燃期内，在着火延迟期内准备好的混合气几乎同时开始燃烧，使燃烧室内的压力、温度急剧上升。燃浇室同时开始燃烧，使燃烧室内的压力、温度急剧上升。燃浇室内的最大压力内的最大压力(又称为最大爆发压力又称为最大爆发压力)有可能达到有可能达到13MPa以以上。上。汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象,它与柴它与柴油机的工作粗暴性油机的工作粗暴性,在燃烧本质上是一致的在燃烧本质上是一致的,均是可燃混合均是可燃混合气自燃的结果。但两者发生的部位不一致。气自燃的结果。但两者发生的部位不一致。柴油机工作粗暴发生在速燃期的始点柴油机工作粗暴发生在速燃期的始点.1 1、燃烧过程概述、燃烧过程概述1 1、燃烧过程概述、燃烧过程概述 缓燃期缓燃期:从最大压力点（从最大压力点（c c点）到最高温度点点）到最高温度点D D点）。点）。特特点点：一一般般喷喷射射过过程程在在缓缓燃燃期期都都已已结结束束、随随着着燃燃烧烧过过程程的的进进行行。空空气气逐逐渐渐减减少少而而燃燃烧烧产产物物不不断断增增多多，燃燃烧烧的的进进行行也也渐渐趋趋缓缓慢慢。柴柴油油机机燃燃烧烧室室内内的的最最高高温温度度可可达达2000K2000K左左右右，一一般般在在上上止止点点后后20203535曲曲轴轴转转角角处处出现。出现。由由于于不不可可能能形形成成完完全全均均匀匀的的混混合合气气，所所以以使使柴柴油油机机必必须须在在过过量量空空气气系系数数次次11的的条条件件下下工工作作，保保证证基基本本完完全全燃燃烧烧的的最最小小空空气气过过量量系系数数的的大大小小随随燃燃烧烧室室的的不不同同而而异异，在在分分隔隔室室燃燃烧烧室室中中最最小小可可达达1.21.2左左右右。与与汽汽油油机机相相比比，柴柴油油机机的的空空气气利利用用率率较较低低，这这也也是是其其升升功功率率和和比重量的指标比汽油机差的主要原因。比重量的指标比汽油机差的主要原因。燃烧过程燃烧过程1 1、燃烧过程概述、燃烧过程概述 补补燃燃:从从最最高高温温度度点点(D(D点点)至至燃燃油油基基本本燃燃烧烧完完(E(E点点)。补补燃燃期期内内燃燃油油的的燃燃烧烧可可称称为为后后燃燃，由由于于燃燃烧烧时时间间短短促促，混混合合气气又又不不太太均均匀匀，总总有有少少量量燃燃油油拖拖延延到到膨膨胀胀过过程程中中继继续续燃燃烧烧。特特别别在在高高速速、高高负负荷荷工工况况下下，因因过过量量空空气气系系数数小小，混混合合气气形形成成和和燃燃烧烧的的时时间间更更短短这这种种后后燃燃现现象象就就更更为严重。为严重。2)2)燃烧放热规律燃烧放热规律 瞬瞬时时放放热热速速率率：是是指指在在燃燃烧烧过过程程中中的的某某一一时时刻刻，单单位时间内位时间内(或或11曲轴转角内曲轴转角内)燃烧的燃油所放出的热量燃烧的燃油所放出的热量。累累积积放放热热百百分分比比：是是指指从从燃燃烧烧过过程程开开始始至至某某一一时时刻刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。瞬瞬时时放放热热速速率率和和累累积积放放热热百百分分比比随随曲曲轴轴转转角角的的变变化化关系，称为关系，称为燃烧放热规律燃烧放热规律燃烧过程燃烧过程、燃烧放热规律、燃烧放热规律燃烧过程燃烧过程燃燃 烧烧 起起 点点燃烧放热规律曲线形状燃烧放热规律曲线形状燃燃 烧烧 持持 续续 时时 间间燃烧放热规律三要素燃烧放热规律三要素、燃烧放热规律、燃烧放热规律一一般般来来说说，较较理理想想的的燃燃烧烧放放热热规规律律要要求求有有一一合合适适的的燃燃烧烧起起点点，同同时时燃燃烧烧应应该该是是先先缓缓后后急急。在在开开始始放放热热阶阶段段，不不希希望望燃燃烧烧放放热热速速率率上上升升得得过过快快，以以降降低低压压力力升升高高率率，使使柴柴油油机机的的工工作作粗粗暴暴得得到到控控制制；然然后后燃燃烧烧应应加加速速进进行行，使使绝绝大大部部分分燃燃油油在在尽尽可可能能靠靠近近上上止止点点处处完完成成燃燃烧烧，以以提提高经济性。燃烧持续时间不宜过长。高经济性。燃烧持续时间不宜过长。3)3)柴油机的有害排放物和噪声振动柴油机的有害排放物和噪声振动(1)(1)有害排放有害排放 柴柴油油机机的的主主要要排排放放物物包包括括：微微粒粒（PMPM）、氮氮氧氧化化合合物物(NO(NOX X)、一一氧氧化化碳碳(CO)(CO)、碳碳氢氢化化合合物物(HC)(HC)。其其中中主主要要的的是氮氧化合物和微粒。是氮氧化合物和微粒。柴油机排气的黑烟、白烟与蓝烟。柴油机排气的黑烟、白烟与蓝烟。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动柴油机的有害排放物和噪声振动黑黑烟烟：主主要要在在柴柴油油机机大大负负荷荷和和加加速速时时产产生生，主主要要因因为为燃烧室内缺氧，燃烧不充分而产生的。燃烧室内缺氧，燃烧不充分而产生的。白白烟烟与与蓝蓝烟烟是是柴柴油油机机冷冷起起动动后后怠怠速速或或低低负负荷荷下下暖暖机机过过程程中中产产生生，由由于于燃燃烧烧室室内内工工质质温温度度低低，燃燃油油不不能能完完全全蒸蒸发发燃燃烧烧，未未燃燃烧烧或或部部分分氧氧化化的的燃燃油油以以液液态态微微粒粒的的形形式式随随废废气气排排出出，冷冷凝凝形形成成白白烟烟与与蓝蓝烟烟，白白烟烟与与蓝蓝烟烟主主要要区区别别是白烟的微粒直径较大。是白烟的微粒直径较大。(2)(2)柴油机的噪声与振动柴油机的噪声与振动 人人可可听听频频率率范范围围为为20Hz20Hz20000Hz20000Hz，噪噪声声的的频频率率就就在在这这一一范范围围中中。现现代代城城市市中中的的交交通通噪噪声声是是环环境境噪噪声声的的主主要要部部分分，可可高高达达城城市市噪噪声声的的7575左左右右，这这里里又又以以汽汽车车为为主主，汽汽车车的的主主要要噪噪声声源源是是发发动动机机和和轮轮胎胎（尤尤其其在在高高速速行行驶驶时时）。燃烧过程燃烧过程动力噪声动力噪声机械噪声机械噪声燃烧噪声燃烧噪声柴油机噪声柴油机噪声、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动燃烧过程燃烧过程a a、柴油机噪声分类、柴油机噪声分类柴油机振动的危害柴油机振动的危害 发动机的振动会危害到发动机的使用寿命，造成缸套和发动机的振动会危害到发动机的使用寿命，造成缸套和活塞受到冲击，曲轴、凸轮轴断裂，传动齿轮磨损等。活塞受到冲击，曲轴、凸轮轴断裂，传动齿轮磨损等。、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动当当声声波波在在弹弹性性介介质质中中运运动动时时，使使介介质质中中的的压压力力在在稳稳定定压压力力P P附附近近增增加加或或减减小小，这这个个压压力力的的变变化化量量，成成为为声声压压，它它表表示示某某一一声声波波作用在单位面积上的压力大小。单位时（作用在单位面积上的压力大小。单位时（PaPa）。）。声功率声功率是指声源在单位时间内向外辐射的声压大小，即：是指声源在单位时间内向外辐射的声压大小，即：燃烧过程燃烧过程声声强强是是单单位位时时间间内内通通过过垂垂直直于于声声波波传传播播方方向向的的单单位位面面积积上上的的能能量，通常用量，通常用I I表示，其单位是瓦表示，其单位是瓦/米米2 2（W/m2W/m2），即：），即：、噪声的度量与分析、噪声的度量与分析（一）声压、声功率和声强（一）声压、声功率和声强、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动式中式中S S声波的作用面积（声波的作用面积（m m2 2）。）。基基准准声声压压所所对对应应的的声声强强为为10101212W/mW/m2 2，称称为为听听阀阀声声强强；痛阀声强声压所对应的声强为痛阀声强声压所对应的声强为1W/m1W/m2 2，称为，称为痛阀声强痛阀声强。（二）声压级、声功率级和声强级（二）声压级、声功率级和声强级声声学学中中普普遍遍使使用用对对数数标标度度来来度度量量声声压压、声声强强、和和声声功功率率等等噪噪声声的的客客观观量量度度，称称为为声声压压级级、声声强强级级和和声声功率级，单位表示为分贝（功率级，单位表示为分贝（dBdB）。）。声压级定义为：声压级定义为：燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动式式中中P P为为待待测测声声压压；P P0 0=210=210-5-5PaPa，即即基基准准声声压压（听听阀阀声声压压）。听听阀阀声声压压级级为为0dB,0dB,而而痛痛阀阀的的声声压压级级为为120dB.120dB.声强级定义为：声强级定义为：燃烧过程燃烧过程式中，式中，I I为待测声强为待测声强;I0=10-12w/m2,;I0=10-12w/m2,即听阀强。听阀的即听阀强。听阀的声级为声级为0 dB0 dB，而痛阀的声强级为，而痛阀的声强级为120dB120dB。声功率级定义为声功率级定义为:、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动式中，式中，W W为待测声功率为待测声功率;W;W0 0=10=10-12-12W W，是基准值。，是基准值。在在大大多多数数噪噪声声测测量量现现场场，噪噪声声源源往往往往不不止止一一个个，噪噪声声的的声声级级的的合合成成与与分分解解是是经经常常遇遇到到的的问问题题。应应注注意意的的是是，声声级级的的单单位位分分贝贝(dB)(dB)是是对对数数单单位位，因因此此声声级级的的求求和和求求差差不不能能按按一一般般的的自自然然数数直直接接进进行行运运算算，而而应应按按照照叠叠加加的的关关系系进进行行运运算算。计计算算方方法法在在此此不不加加讨讨论。论。（三）响度和响度级（三）响度和响度级实实践践证证明明，人人耳耳对对声声音音的的感感觉觉不不仅仅与与声声压压级级有有关关，而而且且还还与与频频率率有有关关。两两个个声声压压相相等等的的声声音音给给人人耳耳的的感感觉觉有有可可能能不不一一样样。例例如如空空气气压压缩缩机机和和小小轿轿车车的的噪噪声声声声级级都都90dB90dB，但但就就人人耳耳的的感感觉觉而而言言，前前者者的的高高频频噪噪声声要要比比后后者者的的低低频频率率噪噪声声响响的的多多。这这就就说说明明声声音音的的响响亮亮程程度度是是由由声声压压级级和和频频率率两两个个因因素素决决定定的的。响响度度级级就就是是一一个个能能把声压级和频率用一个概念统一起来的量，单位是方把声压级和频率用一个概念统一起来的量，单位是方(phon)(phon)。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动用用响响度度级级表表示示声声音音的的大大小小，可可以以直直接接推推算算出出声声响响增增加加或或降降低低的的百百分分数数，如如某某声声源源经经声声学学处处理理后后，响响度度级级降降低低1010方方，则则相相当当与与响响度度降降低低50%;50%;响响度度级级降降低低2020方方，相相当当于于响响度度降降低低75%;75%;响响度度级级降降低低3030方方，相相当当于于响响度度降降低低87.5%87.5%等等等等。显显然然，用用响响度度级级表表示示声声音音的的变变化化是是很很直直观观的。的。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动从从从从图图图图可可可可以以以以看看看看出出出出，人人人人耳耳耳耳最最最最敏敏敏敏感感感感的的的的频频频频率率率率范范范范围围围围是是是是20002000200020005000Hz5000Hz5000Hz5000Hz。频率最低时，声压级最高，也不一定能听到。频率最低时，声压级最高，也不一定能听到。频率最低时，声压级最高，也不一定能听到。频率最低时，声压级最高，也不一定能听到。响度与响度级的关系是：响度与响度级的关系是：响度与响度级的关系是：响度与响度级的关系是：燃烧过程燃烧过程即：响度级为即：响度级为即：响度级为即：响度级为40404040方时，其响度级为方时，其响度级为方时，其响度级为方时，其响度级为1 1 1 1宋。宋。宋。宋。（四）计权声级（四）计权声级声声级级计计是是测测量量声声音音强强弱弱的的仪仪器器，声声级级计计的的“输输入入”是是声声音音的的客客观观存存在在的的物物理理量量度度一一声声压压和和频频率率，而而它它的的“输输出出”不不仅仅要要求求是是对对数数关关系系的的声声压压级级，而而且且应应该该是是符符合合人人耳耳特特性性的的主主观观量量度度一一响响度度级级。然然而而声声压压级级没没有有反反映映出出频频率率的的影影响响，它它具具有有平平直直的的频频率率响响应应。为为使使声声级级计计的的输输出出、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动符符合合人人耳耳的的听听觉觉特特性性，应应通通过过一一套套电电学学的的滤滤波波器器网网络络，对对某某些些频频率率成成分分进进行行衰衰减减，这这种种特特殊殊的的滤滤波波期期叫叫计计权权网网络络。通通过过计计权权网网络络测测得得的的声声压压级级，已已不不在在是是客客观观物物理理量量的的声声压压级级，而而是是经经过过听听感感修修正正的的声声压级，叫做计权声级。压级，叫做计权声级。通通常常，声声级级计计设设有有A,A,B,B,C C三三种种计计权权网网络络，它它能能对对不不同同频频率率的的声声音音信信号号进进行行不不同同程程度度的的衰衰减减。A A计计权权网网络络是是效效仿仿4040方方等等响响曲曲线线而而设设计计，其其特特点点是是对对低低频频和和中中频频声声有有较较大大的的衰衰减减，即即测测量量仪仪器器对对高高频频敏敏感感，对对低低频频不不敏敏感感，这这与与人人耳耳对对声声音音的的感感觉觉比比较较接接近近;B;B计计权权网网络络是是仿仿效效7070方方等等响响曲曲线线，使使被被测测的的声声音音通通过过时时，对对低低频频段段有有一一定定的的衰衰减减;C;C计计权权网网络络是是仿仿效效100100方方等等响响曲曲线线，任任何何频频率率段段都都没没有有衰衰减减，可可用用C C计权网络测得的读数代表总声压级。计权网络测得的读数代表总声压级。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动c c、噪声控制、噪声控制 (一一)、被动控制、被动控制:消声控制、隔声控制消声控制、隔声控制 (二二)、主动控制、主动控制:降低声源的振动能量降低声源的振动能量一、一、吸声技术吸声技术 1 1、吸声材料的分类和吸声特性、吸声材料的分类和吸声特性 1 1）吸声材料的分类）吸声材料的分类 在在噪噪声声控控制制工工程程设设计计中中，常常用用吸吸声声材材料料和和吸吸声声结结构构来来降降低低室室内内噪噪声声，尤尤其其在在体体积积较较大大，混混响响时时间间较较长长的的室室内内空空间间，应应用用相相当当普普遍遍。吸吸声声材材料料按按其其吸吸声声机机理理来来分分类类，可可以以分分成成多多孔孔性性吸吸声声材材料料及及共共振振吸吸声声结结构构两两大类。大类。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动多孔吸声材料多孔吸声材料 多多孔孔性性吸吸声声材材料料的的内内部部有有许许多多微微小小细细孔孔直直通通材材料料表表面面，或或其其内内部部有有许许多多相相互互连连通通的的气气泡泡，具具有有一一定定的的通通气气性性能能。多多孔孔吸吸声声材材料料的的种种类类很很多多，我我国国目目前前生生产产的的大大体体可分为四大类。可分为四大类。（1 1）无机纤维材料，如玻璃棉、岩面及其制品。无机纤维材料，如玻璃棉、岩面及其制品。（2 2）有有机机纤纤维维材材料料，如如棉棉麻麻植植物物纤纤维维及及木木质质纤纤维维制制品品(软质纤维板、木丝板等软质纤维板、木丝板等)。（3 3）泡泡沫沫材材料料，如如泡泡沫沫塑塑料料和和泡泡沫沫玻玻璃璃、泡泡沫沫混混凝凝土等土等 （4 4）吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖等。吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖等。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动共振吸声结构共振吸声结构 由由于于共共振振作作用用，在在系系统统共共振振频频率率附附近近对对入入射射声声能能具具有有较较大大的的吸吸收收作作用用的的结结构构，称称为为共共振振吸吸声声结结构构。常常见见的的有有穿穿孔孔板板吸吸声声结结构构、微微穿穿孔孔板板吸吸声声结结构构、薄薄板板和薄膜吸声结构等。和薄膜吸声结构等。2 2）吸声系数及其测量）吸声系数及其测量 （1 1）吸声系数）吸声系数 吸吸声声系系数数定定义义为为材材料料吸吸收收的的声声能能与与入入射射到到材材料料上上的的总总声声能能之之比比，可可用用吸吸声声系系数数来来描描述述吸吸声声材材料料或或吸吸声声结构的吸声特性结构的吸声特性.计算公式为计算公式为:燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动式中式中:一入射声能一入射声能;一被材料或结构吸收的声能一被材料或结构吸收的声能;E Er r一被材料或结构反射的声能一被材料或结构反射的声能;r r一反射系数。一反射系数。由由上上公公式式可可见见，当当入入射射声声波波被被完完全全反反射射时时，a a=0=0，表表示示无无吸吸声声作作用用;当当入入射射声声波波完完全全没没有有被被反反射射时时，a=la=l，表表示示完完全全吸吸收收。一一般般的的材材料料或或结结构构的的吸吸声声系系数数在在0-10-1之之间间，值值越越大大，表表示示吸吸声声性性能能越越好好，它它是是卧卧前前表表征征吸吸声声性性能能最最常常用用的的参参数数。为为了了表表示示方方便便，有有时时还还用用中中心心频频率率125,125,250,250,500,500,1000,1000,2000,2000,40004000六六个个倍倍频频程程的的吸吸声声系系数数的的平平均均值值，称称为为平平均均吸吸声声系系数数a a。各种吸声材料的吸声系数的大小可查阅相关手册。各种吸声材料的吸声系数的大小可查阅相关手册。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动（2 2）多孔吸声材料）多孔吸声材料 多多孔孔吸吸声声材材料料是是目目前前应应用用最最为为厂厂一一泛泛的的吸吸声声材材料料。最最初初的的多多孔孔吸吸声声材材料料是是以以麻麻、棉棉、毛毛发发、甘甘蔗蔗渣渣等等天天然然动动植植物物纤纤维维为为主主，目目前前则则以以玻玻璃璃棉棉、矿矿渣渣棉棉等等无无机机纤纤维维替替代代。这这些些材材料料可可以以为为松松散散的的，也也可可以以加加工工成成棉棉絮状或采用适当的粘结剂加工成毡状或板状。絮状或采用适当的粘结剂加工成毡状或板状。a a、多孔吸声材料的吸声原理、多孔吸声材料的吸声原理 多多孔孔材材料料内内部部具具有有无无数数细细微微孔孔隙隙，孔孔隙隙间间彼彼此此相相通通，且且通通过过表表面面与与外外界界相相通通，当当声声波波入入射射到到材材料料表表面面时时，一一部部分分在在材材料料表表面面上上反反射射，一一部部分分则则透透入入到到材材料料内内部部向向一一前前传传播播。在在传传播播过过程程中中，引引起起孔孔隙隙中中的的空空气气运运动动，与与形形成成孔孔壁壁的的固固体体筋筋络络发发生生摩摩擦擦，由由于于粘粘滞滞性性和和热热传传导导效效应应，将将声声能能转转变变为为热热能能而而耗耗散散掉掉。声声波波在在刚性壁面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声刚性壁面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 波波透透回回空空气气中中，一一部部分分又又反反射射回回材材料料内内部部，声声波波的的这这种种反反复复传传播播的的过过程程，就就是是能能量量不不断断转转化化耗耗散散的的过过程程，如如此此反复，直到平衡，这样，材料就吸收了部分声音。反复，直到平衡，这样，材料就吸收了部分声音。由由此此可可见见，只只有有材材料料的的孔孔隙隙对对表表面面开开口口，孔孔孔孔相相连连，且且孔孔隙隙深深入入材材料料内内部部，才才能能有有效效地地吸吸收收声声能能。有有些些材材料料内内部部虽虽然然也也有有许许多多微微小小气气孔孔，但但气气孔孔密密闭闭，彼彼此此不不相相通通，当当声声波波入入射射到到材材料料表表面面时时，很很难难进进入入到到材材料料内内部部，只只是是使使材材料料作作整整体体振振动动，其其吸吸声声机机理理和和吸吸声声特特性性与与多多孔孔材材料料不不同同，不不应应作作为为多多孔孔吸吸声声材材料料来来考考虑虑。如如聚聚笨笨和和部部分分聚聚氯氯乙乙烯烯泡泡沫沫塑塑料料，内内部部虽虽然然有有大大量量气气孔孔，但但多多数数气气孔孔为为单单个个闭闭孔孔，互互不不相相通通，它它们们可可以以作作为为隔隔热热材材料料，但但不不能能作为吸声材料。开孔是吸声材料的基本构造作为吸声材料。开孔是吸声材料的基本构造(见图见图)。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 在在实实际际工工作作中中，为为防防止止松松散散的的多多孔孔材材料料飞飞散散，常常用用透透声声织织物物缝缝制制成成袋袋，再再内内充充吸吸声声材材料料，为为保保持持固固定定的的几几何何形形状状并并防防止止对对材材料料的的机机械械损损伤伤，可可在在材材料料间间加加筋筋条条(龙龙骨骨)，材材料料外外表表面面加加穿穿孔孔护护面面板板，制制成成多孔吸声结构。多孔吸声结构。（3 3）共振动吸声结构）共振动吸声结构 a a、薄膜与薄板共振吸声结构、薄膜与薄板共振吸声结构 薄薄膜膜或或薄薄板板可可与与背背后后封封闭闭的的空空气气形形成成共共振振系系统统。共共振振频频率率由由单单位位面面积积薄薄膜膜或或薄薄板板的的质质量量、薄薄膜膜或或薄薄板后空气层厚度决定。其共振频率可按下式计算板后空气层厚度决定。其共振频率可按下式计算:燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 式中式中:M:M膜的单位面积质量，膜的单位面积质量，kg/mkg/m2 2;L L膜与刚性壁之间空气层的厚度，膜与刚性壁之间空气层的厚度，cmcm。薄薄膜膜吸吸声声结结构构的的共共振振频频率率通通常常在在200-1000Hz200-1000Hz范范围围，最最大大吸吸声声系系数数约约为为，一一般般把把它它作作为为中中频频范范围围的的吸吸声声材材料料。当当薄薄膜膜作作为为多多孔孔材材料料的的面面层层时时，结结构构的的吸吸声声特特性性取取决决于于膜膜和和多多孔孔材材料料的的种种类类以以及及安安装装方方法法。一一般般说说来来，在在整整个个频频率率范范围围内内吸吸声声吸吸数数比比没没有有多多孔孔材材料料只只用用薄薄膜膜时普遍提高。时普遍提高。实实用用中中薄薄板板厚厚度度常常取取3-6mm3-6mm，空空气气层层厚厚度度一一般般取取3-3-10cm10cm，共振频率约在，共振频率约在80-300Hz,80-300Hz,故通常用于低频率吸声。故通常用于低频率吸声。常用的薄膜、薄板结构的吸声系数可查阅相关手册。常用的薄膜、薄板结构的吸声系数可查阅相关手册。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动b b、穿孔板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构燃烧过程燃烧过程 在在板板材材上上，以以一一定定的的孔孔径径和和穿穿孔孔率率打打上上孔孔，背背后后留留有有一一定定厚厚度度的的空空气气层层，就就成成为为穿穿孔孔板板共共振振吸吸声声结结构构，见见上上图图。这这种种吸吸声声结结构构可可以以看看作作是是由由许许多多单单腔腔共共振振吸吸声声结结构并联而成。其共振频率是构并联而成。其共振频率是:、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 式中式中:c:c一声速，一声速，m/s;m/s;L L一板后空气层厚度，一板后空气层厚度，m;m;t t一板厚，一板厚，m;m;s s一孔口末端修正量，一孔口末端修正量，m;m;P P一穿孔率，即穿孔面积与总面积之比。一穿孔率，即穿孔面积与总面积之比。由由上上式式可可知知，板板的的穿穿孔孔面面积积越越大大，吸吸声声频频率率越越高高;空空腔腔越越深深或或板板越越厚厚，吸吸声声的的频频率率越越低低。一一般般穿穿孔孔板板吸吸声声结结构构主主要要用用于于吸吸收收低低中中频频噪噪声声的的峰峰值值。吸吸声声系系数数约约为为。工工程程上上一一般般取取板板厚厚2-5mm2-5mm，孔孔径径2-4mm2-4mm，穿穿孔孔率率1%-10%1%-10%，空空腔腔深深(即即板板后后空空气气层层厚厚度度)以以10-25cm10-25cm为为宜宜。尺尺寸寸超超过过以以上上范范围围，多多有有不不良良影影响响，例例如如穿穿孔孔率率在在20%20%以以上上时时，几乎没有共振吸声作用，而仅仅成为护面板了。几乎没有共振吸声作用，而仅仅成为护面板了。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 在在确确定定穿穿孔孔板板共共振振吸吸声声结结构构的的主主要要尺尺寸寸后后，可可根根据据主主要要尺尺寸寸查查阅阅手手册册，选选择择近近似似或或相相近近结结构构的的吸吸声声系系数数，再再按按实实际际需需要要的的减减噪噪量量，计计算算应应铺铺设设吸吸声声结结构构的的面面积积。由由于于穿穿孔孔板板自自身身的的声声阻阻很很小小，这这种种结结构构的的吸吸声声频频带带较较窄窄，如如在在穿穿孔孔板板背背后后填填充充一一些些多多孔孔的的材材料料或或敷敷上上声声阻阻较较大大的的纺纺织织物物等等材材料料，便便可可改改进进其其吸吸声声特特征征。填填充充吸吸声声材材料料时时，可可以以把把空空腔腔填填满满，也也可可以以只只填填一一部部分分，关关键键在在于于控控制制适适当当的的声声阻阻率率。下下图图是是填填充充多多孔孔材材料料前前后后吸吸声声特特性性的的比比较较。由由下下图图可可见见，填填充充多多孔孔材材料料后后，不不仅仅提提高高了了穿穿孔孔板板的的吸吸声声系系数数，而而且且展展宽宽了了有有效效吸吸声声频频带带宽宽度度。为为扩扩展展吸吸声声频频带带，还还可可以以采采用用不不同同穿穿孔孔率率、不不同同腔腔深深的的多多孔孔板板吸吸声声结结构构的的组组合。合。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动燃烧过程燃烧过程 (1)(1)背背后后空空气气层层内内填填充充5050厚厚玻玻璃璃棉棉吸声材料吸声材料 (2)(2)背背后后空空气气层层内内填填充充2525厚厚玻玻璃璃棉棉吸声材料吸声材料 (3)(3)背背后后空空气气层层5050，不填吸声材料，不填吸声材料 (4)(4)背背后后空空气气层层2525，不填吸声材料，不填吸声材料、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动二、隔声技术二、隔声技术 隔声是在噪声控制中最常用的技术之一。声波在隔声是在噪声控制中最常用的技术之一。声波在空气中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能空气中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为隔声。隔声的具体形式有隔声直接通过的措施，称为隔声。隔声的具体形式有隔声墙、隔声罩、隔声间等。墙、隔声罩、隔声间等。1 1、隔声墙、隔声墙 隔隔声声技技术术中中，常常把把板板状状或或墙墙状状的的隔隔声声构构件件称称为为隔隔板板或或隔隔墙墙，简简称称墙墙。仅仅有有一一层层隔隔板板的的称称单单层层墙墙;有有两两层层或或多多层层，层层间间有有空空气气或或其其它它材材料料的的，称称为为双双层层墙墙或或多层墙。多层墙。通通过过理理论论计计算算可可以以推推出出，对对于于一一般般的的固固体体材材料料，如如砖砖墙墙、木木板板、钢钢板板、玻玻璃璃等等单单层层 隔隔声声材材料料，隔隔声量为声量为:TL 20 lgmf-42.5:TL 20 lgmf-42.5，其中，其中，m m是指单是指单位面积位面积燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 们们墙墙体体的的质质量量，f f是是指指声声波波的的频频率率。这这就就是是关关于于隔隔声声的的质质量量定定律律。它表明，它表明，m m和和f f每增加每增加1 1倍，隔声量都增加倍，隔声量都增加6dB6dB。由由质质量量定定律律可可知知，增增加加墙墙的的厚厚度度，从从而而可可增增加加单单位位面面积积的的质质量量，即即可可增增加加隔隔声声量量，但但是是仅仅依依靠靠增增加加墙墙的的厚厚度度来来提提高高隔隔声声量量是是不不经经济济的的，在在这这种种情情况况下下通通常常采采用用双双层层墙墙。例例如如，单单层层墙墙的的隔隔声声量量为为30 30 dBdB，如如果果隔隔墙墙厚厚度度增增加加一一倍倍时时，隔隔声声量量为为36dB36dB，即即提提高高了了6dB.6dB.如如果果作作为为完完全全分分离离的的双双层层墙墙，在在理理想想的的情情况况下下，总总隔隔声声量量可可达达60dB60dB。当当然然，在在实实际际上上双双层层墙墙相相互互不不可可能能离离的的很很远远，中中间间空空气气层层的的祸祸合合作作用用必必须须加加以以考考虑虑，因因此此总总隔隔声声量量并并不不是是两两层层墙墙板板隔隔声声量量的的简简叠叠加加。但但作作为为实实用用的的双双层层墙墙，即即使使是是10cm10cm厚厚的的空空气气层层，也也大大致致能能使使隔隔声声量量增增加加8-12dB8-12dB。如如果果达达到到与与单单层层墙墙同同样样的的隔隔声声量量，则双层墙的总重量仅为单层墙的三分之一左右。则双层墙的总重量仅为单层墙的三分之一左右。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 有有时时，把把多多层层结结构构组组成成一一个个整整体体，成成为为一一种种复复合合墙墙，比比较较切切合合实实用用要要求求。从从整整体体来来说说，它它可可看看成成是是单单层层复复合合墙墙板板。为为了了提提高高复复合合板板的的隔隔声声效效果果，一一般般地地说说，应应遵照下列设计原则遵照下列设计原则:相相邻邻两两层层材材料料间间声声阻阻抗抗之之比比尽尽可可能能大大些些，使使界界面上的声反射系数提高，从而可以提高隔声效果。面上的声反射系数提高，从而可以提高隔声效果。对对于于双双层层复复合合板板，宜宜使使其其中中一一层层较较为为柔柔顺顺，并并具具有有较较大大的的损损耗耗因因子子，可可用用来来减减弱弱弯弯曲曲振振动动，使使临临界界频频率率以以上上隔隔声声量量提提高高。另另一一层层具具有有足足够够大大的的刚刚性性和和强强度，使能满足机械性能上的要求。度，使能满足机械性能上的要求。对对于于多多层层复复合合板板，宜宜采采用用“夹夹心心”结结构构，即即在在外外层层用用刚刚性性较较好好、强强度度较较大大的的薄薄层层材材料料，在在心心层层采采用用柔软的厚层吸声或阻尼材料。柔软的厚层吸声或阻尼材料。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动2 2、隔声罩、隔声罩 隔隔声声罩罩是是噪噪声声控控制制中中常常被被采采用用的的设设备备，用用它它把把声声源源封封闭闭在在罩罩内内，以以减减少少向向周周围围的的声声辐辐射射。隔隔声声罩罩的的技技术术措措施施简简单单，降降噪噪效效果果好好，在在噪噪声声控控制制工工程程中中广广为为应应用用，在设计和选用隔声罩时应注意以下几个方面在设计和选用隔声罩时应注意以下几个方面:罩罩壁壁必必须须有有足足够够的的隔隔声声量量，且且为为了了便便于于制制造造安安装装维维修修，宜宜采采用用0.0.5-2mm5-2mm厚厚的的钢钢板板或或铝铝板板等等轻轻薄薄密密实实的的材料制作。材料制作。用用钢钢板板或或铝铝板板等等轻轻薄薄型型材材料料作作罩罩壁壁时时，须须在在壁壁面面上上加加筋筋，涂涂贴贴阻阻尼尼层层，以以抑抑制制与与减减弱弱共共振振和和吻吻合合效效应应的产生。的产生。罩罩体体与与声声源源设设备备及及其其机机座座之之间间不不能能有有钢钢性性接接 触触，以避免形成以避免形成“声桥声桥”，导致隔声量降低。，导致隔声量降低。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 隔声罩周围要采取减振和密封措施。隔声罩周围要采取减振和密封措施。罩罩内内要要加加吸吸声声处处理理，使使用用多多孔孔松松散散材材料料时时，应应有有较牢固的护面层。较牢固的护面层。罩罩壳壳形形状状恰恰当当，尽尽量量少少用用方方形形平平行行罩罩壁壁，以以防防止止仗仗内内空空气气声声的的驻驻波波效效应应，同同时时，罩罩壁壁与与设设备备之之间间应应留留有较大的空间，一般为设备所占空间的有较大的空间，一般为设备所占空间的1/31/3以上。以上。三、隔振技术及阻尼减振三、隔振技术及阻尼减振 声声波波起起源源于于物物体体的的振振动动，物物体体的的振振动动除除了了向向周周围围空空间间辐辐射射在在空空气气中中传传播播的的声声(称称“空空气气声声”)”)外外，还还通通过过与与其其相相连连的的固固体体结结构构传传播播声声波波，简简称称“固固体体声声”，固固体体声声在在传传播播的的过过程程中中又又会会向向周周围围空空气气辐辐射射噪噪声声，特特别是引起物体共振时，会辐射很强的噪声。别是引起物体共振时，会辐射很强的噪声。燃烧过程燃烧过程、柴油机的有害排放物和噪声振动、柴油机的有害排放物和噪声振动 对对于于振振动动的的控控制制应应从从以以下下两两个个方方面面采采取取措措施施:一一是是对对振