湖大噪声控制工程讲义02噪声控制技术-3消声器.docx

第三章消声器消声器是一种既允许气流顺利通过而又能有效衰减或阻碍声能向外传播的装置。消声器主要 安装在进、排气口或气流通过管道中。一个性能好的消声器，可使气流噪声降低20-40dB, 在噪声控制中应用极为广泛。但是，消声器只能降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管道 传播的噪声，不能降低空气动力设备的机壳、管壁等辐射的噪声。3.1 消声器的分类、评价和设计程序3.1.1 对消声器的基本要求1）声学性能：在使用现场的正常工况下（一定的流速、湿度、温度、压力等），在所要求 的频率范围内，有足够大的消声量。2）空气动力性能：对气流的阻力要小，阻力损失和功率损失要控制在实际允许的范围内， 不影响气动设备的正常工作，气流通过消声器时所产生的气流再生噪声要低。3）机械结构性能：消声器的材料应坚固耐用，应有耐高温、耐腐蚀、耐潮湿、耐粉尘的特 殊环境，尤其应注意材质和结构的选择。另外，消声器要体积小，重量轻，结构简单， 并便于加工、安装、维修。4）外形和装饰：除消声器几何尺寸和外形应符合实际安装空间的允许外，消声器的外形美 观大方，表面装饰应与设备总体相协调。5）价格费用要求：价格便宜，经久耐用。3.1.2 消声器声学性能评价量消声量是评价消声器声学性能好坏的重要指标，常用以下4个量来表征：1 .插入损失（Lil）插入损失是指在声源与测点之间插入消声器前后，在某一固定点所测得的声压级差， 即LiL=Lp1一Lp2,前者是指安装消声器前测点的声压级，后者是指安装消声器后测点的声压 级。用插入损失作为评价量的优点是比较直观实用，测量也简单，这是现场测量消声器消 声量最常用的方法。但插入损失不仅决定于消声器本身的性能，而且与声源、末端负载以及 系统总体装置的情况紧密相关，因此适于在现场测量中用来评价安装消声器前后的综合效果。 2.传声损失（TL）传声损失系指消声器进口端入射声的声功率级与消声器出口端透射声的声功率级之差,（W '即 TL = 101g =Lw1-Lw2o由于声功率级不能直接测得，一般是通过测量声压级值来计算声功率级和传声损失， 传声损失反映的是消声器自身的特性，和声源、末端负载等因素无关，因此适宜于理论分析 计算和在实验室中检验消声器自身的消声特性。3 .减噪量（LNR）减噪量是指消声器进口端和出口端的平均声压级差，即：LNR=Lpl-Lp2o这种测量方法，易受环境声反射、背景噪声、气象条件的影响。4 .衰减量（LA）消声器内部两点间的声压级的差值称为衰减量，主要用来描述消声器内声传播的特性，小孔喷注消声器1 .消声原理小孔喷注消声器的消声原理是从发声机理上减小它的干扰噪声，它以许多小喷口代替大 截面喷口 （如图），而喷注噪声峰值频率与喷口直径成反比（fmax=02上，V为喷注速度， D为喷口直径），因此当孔径小到一定的程度，喷注噪声将移到人耳不敏感的频率范围 （20-2000HZ）而变成超声。根据此原理，将一个大喷口改用小孔来代替，在保持相同排气量 的条件下，便能达到降低可听声的目的。2 .消声量的计算小孔喷注消声器的插入损失可用下式计算：21xA YL【L=-l°lg - arctanxA -r兀 I1 + XaJ式中xa为A声级喷注噪声的相对斯托罗哈尔数，xA =0.165D-, D为小孔喷口的直径,C为声速，V为喷孔的速度。arctanx A/AXa1 + x；1 +1+-X-3（l + x） 3 51 + xaJX2 X当 DW 1mm 时，xA«b arctanx A =。1 + 。1 + x：31 + xJ4 &插入损失计算公式可简化为：LlL=-101g -xl = 27.2-30IgD由此式可见，在小孔范围内，孔径减半可使消声量提高7-9dB。从实用的角度考虑，孔径不 宜选得过小，过小的孔径既难加工又易堵塞，影响排气量，增加气流阻力。实用的小孔消声 器，小孔孔径一般取l-3mm,以1mm为多。3 .设计注意事项设计小孔消声器时，'/设巨应足够大,以保证小孔的喷注是互相独立的。否则，气 流经过小孔形成小孔喷注后，还会汇合成大的喷注辐射噪声，从而使消声性能下降。为此, 一般小孔的孔心距取5-10倍的孔径，在实际设计中，孔间距应满足B2D + 6jEmm。压 力越高，孔距应越大。为保证安装消声器后不影响原设备的排气，一般要求小孔的总面枳比排气口的截面积 大 20%-60%。多孔扩散消声器L设计原理与制造材料多孔扩散消声器是根据气流通过多孔装置扩散后，速度及驻点压力都会降低的原理设 计制作的一种消声器。随着材料工业的发展，已广泛使用多孔陶瓷、烧结金属、烧结塑料、多层金属网等材 料。2 .消声原理 因这些材料本身有大量的细小孔隙（达lOOm级），当气流通过这些材料制成的消 声器时，排放气流被滤成无数个小的气流，气体压力被气体降低，流速被扩散减 小，也相应地减弱了辐射噪声的强度。 同时，这类材料还具有阻性材料的吸声作用，自身也可以吸收一部分声能。1.1.2 .设计应注意的问题设计时应注意三个问题：一是要满足所要求的消声量，二是不能因安装消声器而影响 气流排放，三是要注意消声器的有效出流面积要大于排气管的截面积。1.1.3 节流减压消声器1.1.4 引射掺冷消声器L消声机理（结合图来说明）对高温气流掺冷空气后，可以使消声器通道骨部形成温度梯度，中间热四周冷。而这样 的温度梯度的存在，可以导致声波在传播中声线向消声器的壁面弯曲，因在周壁设置有微穿 孔板吸声结构，恰好把声能吸收。1.1.5 .掺冷结构所需长度的计算式中D为消声器通道直径，T2为掺冷装置中心温度，K；口为掺冷装置内四周温度，Ko1.1.6 喷雾消声器对锅炉等排放的高温蒸汽流噪声，可以采用向发出噪声的蒸汽喷口均匀地喷淋水雾来 达到降低噪声的目的。消声机理有二：一是喷淋水雾后，介质密度p和声速c发生了变化, 因而引起声阻抗的变化，使声波发生反射；二是气液两相介质混合时，彼此相互作用，产生 磨擦消耗一部分声能。喷雾消声器的消声效果与喷水量的多少有关，为维持雾状水均匀不停地喷洒，淋水的 喷嘴要很细且保证畅通。喷雾消声器的通常以消声器单位长度的衰减量(dB/m)来表征。1.1.7 消声器的分类可按消声机理与所配用的设备来分，一般按消声机理消声器大体可分为6大类：阻性消 声器、抗性消声器、微穿孔板消声器、阻抗复合消声器、扩散式消声器和有源消声器等。1.1.8 消声器的压力损失一般认为消声器的压力损失由两部分构成：一是局部压力损失；二是管壁沿程磨擦阻 力损失。两者都是由于流体运动时克服粘性切应力作功引起的。1 .局部压力损失局部压力损失发生在消声器内收缩、扩张等截面突变的地方，由于气流速度发生突变 形成漩涡和流体相互碰撞，进一步加剧了流体质点间的相互磨擦。它的大小取决于局部结构v2/ 形式、管道直径和气流速度，即有：He =ep (Pa) v为小截面上的气流平均速度，m/s；£为局部阻力系数，与消声器截面扩张比有关。2 .沿程阻力损失沿程阻力损失Hf发生在消声器管道壁面，其大小取决于管壁粗糙度ho及气流速度v的 大小，即Hf=3(-(Pa)，对于一个具体结构的消声器，将其划分为m个截面突变元件和n个管无件，分别按局 部阻力损失和沿程阻力损失叠加计算消声器总的压力损失：mnH = ZH& +ZHfj Hei-第I个截面突变处的压力损失；H一第j段管道的沿 i=lj=l程磨擦阻力损失。设计程序消声器的设计程序可分为五个步骤：见教材第173页。1 .噪声源现场调查及特性分析：对于空气动力性噪声源安装使用情况，周围的环境条件, 有无可能安装消声器，消声器安装在什么位置，与设备连接形式应作现场调查记录，并 作出初步考虑，以便合理选择消声器。3.2阻性消声器阻性消声器是一种吸收型消声器，利用声波在多孔性吸声材料中传播时，因磨擦将声 能转化为热能而散发掉，从而达到消声的目的。它具有良好的中高频消声性能，对低频消声 性能较差。3.2.1 声波在阻性管道中的衰减消声器的传声损失与吸声材料的声学性能、气流通道周长、断面面积以及管道长度等 因素有关，对相同截面积的管道，L/S比值以长方形为最大，方形次之，圆形最小。别洛夫由一维理论推导出长度为1的消声器的声衰减量La为：La=诵。)”式中L为消声器通道断面周长，m； S为消声器的通道有效模截面积，n?;l为消声器的有效长度，mo消声系数(p(a0)与材料的吸声系数的换算关系见教材。另外赛宾计算消声器的声衰减量的经验计算式为：LA= 1.03(a)14式中瓦为吸声无规入射平均吸声系数。3.2.2 高频失效频率阻性消声器实际消声量除了与消声器的周长、截面积、消声系数、有效长度有关外， 还与噪声的频率有关。噪声频率越高，传播的方向越强，对于一定截面积的气流通道，当入 射声波的频率高至一定的限度时，由于方向性很强而形成“光束状”传播，很少接触贴粘的 吸声材料，消声量明显下降。产生这一现象所对应的频率称为上限失效频率f上。可用如下c经验公式计算：f. =1.85-o式中c为声速，D为消声器通道的当量直径，米，对矩形管 1D道取边长平均值，圆形管道取直径，其它可取面积的开方值。当频率高于失效频率时，每增高一个倍频带其消声量约下降1/3,具体可用下式估算:3 n=AL'为高于失效频率的某倍频带的消声量，dB； AL为失效频率处3的消声量，n为高于失效频率的倍频程频带数。由于高频失效，所以在设计消声器时对于小风量的细管道，可以选用直管式，但对于 较大风量的粗管道就必须采用多通道式。通常采取在消声器通道中加装消声片，或把消声器 设计成片式、折板式、蜂窝式或弯头式等。这样才能保证消声器中、高频范围内有良好的消 声效果。3.2.2 阻性消声器的种类阻性消声器按气流通道几何形状的不同而分为不同的种类，有直管式、片式、蜂窝式、 折板式、迷宫式、声流式、盘式、弯头式等，具体的内容你们自己看教材。具体见煤P138 页描，3.2.3 气流对阻性消声器声学性能的影响这种影响主要表现在两方面：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，即所谓气流再生噪声。这两方法的影响是同时产生的, 但本质却不同。L气流对声传播和衰减规律的影响这种影响主要表现在消声系数(p(a0)的变化上，理论分析给出的近似公式 为：现。):诞。)上7式中S'(a0)为有气流时的消声系数；Ma为马赫数，即消声器内流速与声速之比，顺流传播时为正，逆流传播时为负。从上式可看出，气流的影响不但与气流速度的大小有关，而且与气流的方向有关。当 流速高时，Ma值大，对消声性能的影响也越大。当气流方向与声传播方向一致时(顺流)时(如安装在风机排气管道上的消声器），Ma取正值，S'（a。）将变小；当气流方向与声传播方向相反（逆流）时（如风机进气管上的消声器），Ma取负值，9'（aO）变大。即顺流与逆流相比，逆流于消声有利。但从气流速度引起声传播中的折射现象来看，情况又恰好相反。由于气流速度在管道 中是不均匀的，在层流流动 时同一截面上管道中央流速最高;离开中心位置越远流速越低， 在靠近管壁处流速近似为零。顺流时，如图1所示，导致在管道中央声速高，靠管壁声速低， 根据声折射原理，声波要弯向管壁，对于阻性消声器，管壁衬贴有吸志材料，所以能更有效 地吸收声能量。逆流时，如图2所示，导致在管道中央声速低，靠管壁声速高，声波向管道 中心弯曲，这对阻消声器的消声是不利的。综合两方面，消声器安装在进排气管道各有利弊。由于工业上输气管道中的气流速度 与声天与人归相比都不会太高（例如当流天与人归为30-40m/s时，Ma=0.1）,所以在一般情 况下，气流对声传播与衰减规律有影响可以忽略。2 .气流产生再生噪声这种再生噪声主要由两部分组成：一是气流经过消声器时因局部阻力和磨擦阻力形成 湍流产生的噪声；二是高速气流激发消声器构件振动而辐射的噪声。再声噪声相当于在原有 噪声源上又叠加一种新的噪声源，它会影响消声器的实际消声效果。根据试验结果可得出管 道中气流再生噪声倍频程的声功率级和声压级计算公式：Lp=72+601gv201gf , Lp为倍频带的气流再生噪声，dB； f为倍频带的中心频率，v 为气流速度。声功率级大致可用下式表示：Lw=（18±2） +601gv控制气流噪声的主要措施，一是按声源特性和消声器的消声量确定合适的气流速度； 二是选择合适的消声器结构，改善气流状态，减少湍流发生。一般情况下，对于空调用消声 器流速不应超过5m/s；对风机和空压机不应超过20-30m/s；对内燃机和凿岩机不应超过 30-50m/s,对于大流量的排气放空消声器，流速可选在50-80m/s左右。阻性消声器的设计阻性消声器的设计一般可按如下程序和要求进行：1）确定消声量 应根据有关的环境保护和劳动保护标准，适当考虑设备的具体条件，合 理确定实际所需的消声量。对于各频带所需的消声量，可参照相应的NR曲线来确定。2）选定消声器的结构形式 首先要根据气流流量和消声器所控制的流速（平均流速），计算 所需要的通流截面，并由此来选定消声器的形式，一般认为，当气流通道截面当量直径 小于300mm,可选用单通道直管式，当直径在300-500mm时，可在通道中加设一片吸 声层或吸声芯，当通道直径大于500mm时，则应考虑把消声器设计成片式、蜂窝式或 其它形式。3）正确选用吸声材料 这是决定阻性消声器消声性能的重要因素。除首先考虑材料的声学 性能外，同时还要考虑消声器的实际使用条件，在高温、潮湿、有腐蚀性气体等特殊环 境中，应考虑吸声材料的耐热、防潮、抗腐蚀性能。4）确定消声器的长度 这应根据噪声源的强度和降噪现场要求来决定。增加长度可以提高 消声量，但还应注意现场有限空间所允许的安装尺寸。消声器的长度一般为1-3米。5）选择吸声材料的护面结构 阻性消声器中的吸声材料是在气流中工作的，必须用护面结 构固定起来，常用的护面结构有玻璃布、穿孔板或铁丝网等。如果选取护面不合理，吸 声材料会被气流吹跑或使护面结构激起振动，导致消声性能下降。护面结构形式主要由 消声器通道内的流速决定。见李P113页。6)验算消声效果根据“消声失效”和气流再生噪声的影响验算消声效果。例题：L噪声评价曲线NR下的声压级计算：据Lpi=a+bNRLpi为第I个频带声压级，a,b为 不同倍频带中心频率的系数，见P48页表3 3 或查P48页图3 5噪声评价数(NR)曲 线。如中心频率63Hz的声压级的计算：查表3 3得a=35.3,b=0.79,据公式得L= 107,2 .因管径为200mmV300mm,风量较小，选用直管阻性消声器。3 .根据Q=VS算得气流速度为21.23m/s选护面结构。4 .根据La =(p(a0)Ll得1 = 算出计算出各频带所需要的消声量器的长度，S (a。)/按最大值c5 .验算高频失效频率：由高频失效频率得f. =1.85= 3145Hz。1D在中心频率4kHz的倍频带内，其消声器对于高于3145Hz的频率段，消声量将降低，上面设计的消声器长度为1米，在8kHz的消声量为La =(p(ao)±L=l.lX2OXl=22dB,S但由于高频失效，在中心频率8kHz的倍频带内的消声量为L' = ±AL得AL=31/3X 322=14.67dB,由表9-6第三行看出，8kHz所需的消声量为10dB,即使高频失效导致消声量 下降，该设计方案仍符合要求。6,验算气流再生噪声：、消声通道内的气流速度为一 Q 4Q 4x40 C1V = =7 =t= 21.23m/sS 兀 D? 2x60根据式 Lw= (18±2) +601gv,得 Lw= (18±2) +601g21.23=97.6±2气流再生噪声可按点声源来处理，在自由声场中有Lp =Lw-201gr-ll得Lp=99.6-201g3 11=79.01dB,与降噪标准的95dB比较，可以看出气流再生噪声对消声器的影响可忽略不计。3.3抗性消声器抗性消声器与阻性消声器不同，它不使用吸声材料，仅依靠管道截面的突变或旁接共振 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，达到消声的目的。这类消声器的选择性较强，适用于窄带噪声和中低频噪声的控制， 常用的抗性消声器有扩张室式、共振腔式、插入管式、干涉式、穿孔板式等。3.3.1 扩张室式消声器扩张室式消声器也称为膨胀室消声器，它是由管和室组成的，其最本的形式是单节扩 张室式消声器，如图李8-9所示，1 .消声原理声波沿截面突变的管道中传播时，截面突变引起声阻抗变化，而使声波发生反射，如 图8-10所示，设S2管中入射声波声压为Pi,反射声波声压为Pr,S|管中透射波声压为Pl,在x=0 处，根据声压和体积速度的连续条件有：,c Pi Pr C PtPi+Pr=PtS2= 5 <Poc PocJ Poc由上两式得声强的反射系数 =PrS2 SPi S2+S1并由此得声强的反射系数n和透射系数I1：r= = P"/P()c =% L Pei/Poc Pei/ 、Prs2-s? s.+sj4ssIS12声功率的透射系数为T*(s1+s2)2I6Si4S；s2 (S.+Sj2可以看出，不管是扩张管(S1>S2)还是收缩管(S|VS2,只要面积比相同，声强的透 射系数便相同，但对二者的声功率却是不同的。对于单节扩张室消声器，相当于在截面为S1的主管中插入长度为1,截面积为S2的中 间插管，见图8-9o此时有x=0和x=l两个截面突变的分界面，由声压和体积速度在界面 处的连续条件列出4组方程，可解得经扩张室后声强的透射系数为：2sin2 klcos2 kl + 141s2 S,由上式可以看出，声波经中间插管的透射，不仅主管道与插管截面积的比值有关，还 与插管的长度有关。2 .消声量的计算根据消声器传声损失的定义，单节扩张室消声器的传声损失：TL = 101g Ti1mm、2sin2 kl式中：m =，称为抗性消声器的扩张比，从上式看出，管道截面收缩m倍或扩张 Sim倍，其消声作用是相同的，在实用中为了减少对气流的阻力，常用的是扩张管。扩张室消声器的消声量与sin2kl有关，所以消声量随频率作周期性的变化变化。当 sin2k1=1时，有最大消声量；当sin2kl=0时，即不起消声作用，分别讨论：i 丫mmJ当kl=(2n+l)兀/2,即l=(2n+l)入/4时丁(n=0、. 2、3.),sin2kl=1,扩张室消声量达最大,由此式可以看出，扩张室消声器的消1 (值，则消声量为TL = 101g 1+- 41声量大小取决于扩张比m,通常m»l,当m>5时，最大消声量可由下式近似计算： 2 兀271fTLmax=201g(m/2)=201gm6 ,将波数k =二代入kl=(2n+l)兀/2中，即可导出消声九 c量达到最大值时的相应频率口” = (2n + 1)£Ill <1 A X/ 当kl=mr,即1=也2, (n=0> 1、2、3), sin2kl=0,消声量TL=0,表明声波可以无衰减地通过消声器，这是单节扩张消声器的主要缺点所在。此时对应的频率称为消怕器的频率，fminnc/21为了消除某一频率的噪声可适当选择扩张室的长度，以使消声器在该频率上有最大消声 量。3 .气流对消声性能的影响2- sin2 kl4气流对扩张室消声器消声量的影响，主要表现在降低了有效的扩张比，从而降低了消 声效果，动态消声量计算公式可修正为：Tl=lOlg 1 +式中me为等效扩张比，当马赫数Ma«l时，对扩张管：me二一-，对收缩管：1 + mMamc=一;m无气流时的扩张比。1 + m4 .上下截止频率扩张室消声器的消声量随扩张比m的增大而增加，但当m增大到一定数值后，波长很 短的高频声波以窄束形式从扩张室中央穿过，致使消声量急剧下降。扩张室的有效消声的上 限截止频率可用下式计算：=1.22巳，c为声速，D为扩张室截面当量直径。1DSi在低频范围内，当声波波长远大于扩张室或联接管的长度时，扩张室和联接管可以看 作是一个集中声学元件构成的声振系统。当入射声波的频率和这个系统的固有频率fo相近 时，消声器非但不能起消声，反而会引起声音的放大作用的。只有在大于亚f°的频率范围， 消声器才有消声作用。扩张室和连接管构成的声振动的固有频率fo为九二二2n为连接管的截面积，1为连接管或扩张室的长度，V为扩张室的体积。所以扩张室消声器的下限失效频率f05 .改善消声频率的方法单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多通过频率，要改善这一不良特性，一是在扩 张室内插入内接管，二是将多节扩张室串联。 将扩张室的入口管和出口管分别插入扩张室内。理论分析知道：当插入管长度为1/2是 地，可消除fmin=nc/21中n为奇数的通过频率。当插入管长度为1/4时可消除fmin=nc/21 中n为偶数的通过频率。将二者结合，使整个消声器在理论上没有通过频率。画图。 为提高消声效果，一般将多节插入管且不等长的扩张室消声器串联起来，使它们的通过 频率互相错开。如图所示，使第一节的通过频率恰好是第二节的最大消声频率，这样的 多节串联就可以改善整个消声频率特性，使总的消声量提高。画图在实际工程中，为了得到较好的消声效果，通常将上述两种方法结合使用，即将多节不同的 扩张室用不同长度的内插管串联起来，这样可以较高的频率范围内获得较高的消声量。受消 声器的空气动力性能制约，一般以2-4个腔串联为宜。扩张室消声器通道截面的突变，会使阻力损失加大，为改善空气动力性能，常用穿孔率 大于25%的穿孔管将扩张室的插入管联接起来。如图，气流通过这样的一段管道比通过一 段截面突变的管道，阻力损失要小得多，但对消声性能几乎没有多大的影响。6 .扩张室消声器的设计要点 根据消声频率特性，选择最大的消声频率，确定各节扩张室及其插入管的长度。插入管 的长度一般按1/2和1/4腔长设计。 根据需要的消声量利气流速度，确定扩张比m,设计扩张室各部分截面尺寸。在实际工 程上，一般取9Vm<16;最小不应小于5。 验算所设计的扩张室消声器的上、下限截止频率，如果不在上、下截止频率范围内应重 新设计。 验算气流对消声量的影响，检查在给定的气流速度下，消声量是否能满足要求，否则应 进行修改。例：某空压机进气管直径为150mm,气流速度v=5m/s进气噪声在125Hz有一明显峰值。现 拟设计一个扩张室消声器装在进气口上，要求在125Hz有15dB的消声量。解：1.确定扩张室消声器的长度。最大消声频率在125Hz，由式fmax =(2n + l),当n=0时， 扩张室的长度为仁c/4fmax=340/(4义125)=0.68m。2 .确定扩张比及扩张室直径。根据要求的15dB消声量，由式TL=201gm-6近似得扩 张比m=12。各部分截面尺寸为：进气管截面S1 =过 =3.4（。.=0.0177 n? 44扩张室截面 S2=mSi=12X0.0177=0.21 m2扩张室直径D =0.517 mV兀由上述计算数值，可以确定插入管长度为680/2mm,680/4mm,设计方案如下，为改善 空气动力性能，减小阻力损失，在内插管长度的680/4段穿孔，穿孔率P>30%。3 .验算扩张室消声器上、下限截止频率f 卜=1.22=1.22X340/0.52=797Hz1D扩张室的体积 V= (S2-S1)1= (0.21-0.0177) X0.68=0.13m2消声频率£侬=125血，在f上与f下之间,符合要求。4.验算有气流时的消声量。已知m=12, V=5m/s,则马赫数Ma=v/c=5/340=0.0147, m2 "据 m0=-一 得等效扩张比 me=10.2,代入式Tl = 101g 1 + - =101g (H10.22/4)1 + mMa14 J-15dB消声量满足要求，设计方案是可行的。共振式消声器共振式消声器也是一种抗性消声器，它是利用共振吸声原理进行消声的。，最简单的结 构形式是单腔共振消声器，它是由管道壁上的开孔与外侧密闭空腔相通而构成的。如图 L消声原理与计算公式共振式消声器裨上是共振吸声结构的一种应用，其基本原理基亥姆兹共振器。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，在声压作用下空气柱产生振动，振动时的磨擦 阻尼使一部分声能转换为热能耗散掉。同时，由于声阻抗的突然变化，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，便产生共振，空气柱振动速度达到最大值，此 时消耗的声能最多，消声量最大。当声波波长大于共振消声器的最大尺寸的3倍时，其共振吸收频率为：fr二三，2兀，V式中c为声速，V为空腔体积，G为传导率，有长度的量纲，其值为od 2G = - = -7-v,式中So孔颈截面积，d为小孔直径，t为小孔颈长t + O.8d 4（t + 0.8d）2 .改善消声性能的方法见教材P186页。3 .共振消声器的设计见教材P186页。3.4微穿孔板消声器3.4.1 消声原理及其结构微穿孔板消声器具有阻性和共振消声器的特点，它的消声原理主耍是利用减少共振结 构的孔径，声阻显著提高，从而达到拉宽消声频带的目的。同时利用空腔的大小来控制吸收 峰的共振频率，空腔愈大，共振频率愈低，即可以在较高频率范围获得好的消声效果。微穿孔板消声器不用任何吸声材料，系用微空孔薄板制成，微穿孔板的板材一般用厚 度为0.2-L0mm的铝板、钢板、不锈钢板、镀锌板、塑料板、PVC板、胶合板、纸板等制 作，孔径在Ol-L0mm之间。为拓宽吸收频带，孔径应尽可能小，但受微孔易堵塞和制造工 艺难度大的限制，常用孔径为0.5-LOmm。穿孔率一般在1%-3%,并在穿孔板后面留有一定 的空腔，即成为微穿孔板吸声结构。其余见教材。3.4.2 消声量的计算微穿孔板消声器的最简单形式是单层管式消声器，这是一种共振式吸声结构。它的消 声量与噪声的频率有关，根据噪声的频率分为三种：1 .低频声，此时声波波长大于共振腔（空腔）尺寸，其消声量可以用共振消声器的公式来 计算。公式见教材P192页。2 .中频声，其消声量可以按阻性消声公式来计算，即La =（p（a°）人 S3 .高频声，其消声量可以用如下经验公式来计算：TL=75-341gv,式中v为气流速度， m/s;其适用范围为20-120m/s.可见，消声量与流速有关，流速增大，消声性能变差。金属微穿孔板消声器可承受较 高气流的冲击，当速为70m/s时，仍有10dB的消声量。3.5扩散消声器气体从喷嘴高速喷射，产生强烈的空气动力性噪声。这类噪声的特点是声级高、频带宽、 传播远、危害大，严重污染周围环境。为了降低排气喷流噪声，可以采用小孔喷注、节流降 压型消声器。在压力较高时，可以先节流降压，再用小孔喷注。