第九章机械振动与噪声

消声器锅炉烟囱消声器汽车消声器Chapter9消声器9.1消声器性能评价9.2消声器的分类和消声机理9.3消声设计9.1消声器性能评价9.1.1声学性能9.1.2空气动力性能9.1.3结构性能9.1.1声学性能1.插入损失2.传递损失3.传递声压级差4.插入声压级差1.插入损失插入损失：系统中插入消声器前后管道出口端噪声的声功率级之差，单位分贝。iD2.传递损失Dt传递损失：消声器进口端声功率级与出口端声功率级之差。3.传递声压级差tpD消声器进口端面测得的平均声压级与出口端测得的平均声压级差。4.插入声压级差安装消声器前后在同一点测得的声压级差或同一小块面积得到的平均声压级差。ipDa.局部阻力损失22uHeb.摩擦阻损:是由于气流与消声器各壁面之间的摩擦而产生的阻力损失。22uDlHf9.1.2空气动力学性能—阻力损失9.1.3结构性能材料坚固、耐用；体积小、重量轻；结构简单、便于加工、使用、价格便宜。消声器的基本要求声学性能空气动力性能结构机械性能外观要求价格要求9.2消声器的分类和消声机理消声器阻性消声器抗性消声器微穿孔板消声器扩散性消声器有源消声器9.2.1阻性消声器1.消声机理：内设吸声材料或结构一维公式：lSLD0lSLD4.1)(03.1经验公式（无规入射）：:消声器的消声系数L:消声器横截面铺设吸声材料的边长总和，ml:消声器长度，S：消声器截面积02.阻性消声器的优缺点优点：在较宽的中、高频范围内消声，特别是对刺耳的高频声消声效果明显。缺点：在高温、高速、含水蒸汽、含尘、含油以及对吸声材料有腐蚀性的气体中寿命短，消声效果差；对低频噪声消声效果不理想。3.高频失效频率equdcf85.1c—声速，m/s；deq—消声通道的等效直径，m4.常用阻性消声器的类型1.直管式2.片式3.蜂窝式4.折板式5.声流式6.室式7.迷宫式8.盘式9.弯头式2.片式消声器优点：结构不复杂，中、高频消声效果好，阻力系数较小。3.折板式消声器优点：适用于压力和噪声较高的设备。缺点：大大增加了阻力损失。4.声流式消声器优点：可达到高消声、低阻损的要求，阻力系数介于片式和折板式消声器之间，适用于大断面流通管道。缺点：加工复杂，造价较高。5.蜂窝式消声器优点：中、高频消声效果好，可根据不同的适应范围，设计单元结构。缺点：阻力损失较大，阻力系数一般在1-1.5之间，用于风量较大、流速较低的情况。6.室式消声器优点：消声频带较宽，消声量较大。缺点：阻力损失较大，占用空间也大，一般适用于低速进排风消声。7.迷宫式消声器优点：可用于流量大、流速低，要求消声量高的情况。缺点：气流速度不能过大，否则产生的阻力损失较大。8.盘式消声器优点：阻损小，体积小，重量轻、安装简便用于锅炉鼓风机进风口消声、各类风机进风口或管道开口端。隔声罩、室顶部的散热消声器风口。9.弯头式优点：结构简单、体积小，占地少，在通风空调工程中应用普遍缺点：较大的压力损失应用实例:某型号风机，风量为40m3/min，进气管口直径为200mm，距进气口3m处测得的噪声频谱如表。要求消声后在距进气口3m处达到NR90，试对进气口作阻性消声器设计。2降噪要求/NR90107100959290878684序号项目倍频程中心频率/Hz6312525050010002000400080001进气口噪声/dB109112104115116108104943消声量/dB212923262118104L/S20202020202020207α00.030.520.780.860.850.830.800.786Φ(α0)0.40.71.11.31.31.21.21.15消声器长度/m0.250.860.860.891.000.880.750.459.2.2抗性消声器优点：不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮，流速较大，洁净要求较高的条件有优势。对低频噪声有较好的效果。不使用吸声材料，依靠管道截面的突变或旁接共振腔，通过声波的反射、干涉降低声能量。常用抗性消声器的类型1.扩张室式消声器2.共振式消声器3.干涉式消声器1.扩张室式消声器利用管道横断面的扩张和收缩引起的反射和干涉现象进行消声。1.扩张室式消声器222111110lg10lg1()sin4/,:2,IDmklmmSSlkk称为抗性消声器的扩张比。消声器的长度波数，a.消声量的计算：消声器的传递损失：1sin....)2,1,0(4/)12(2/12nklnnlkl时，即时，当2)1(411lg10mmD0sin....)2,1,0(2/klnnlnkl时，即时，当0Db.改善消声特性的方法：多节扩张室串联b.改善消声特性的方法：在扩张室内插入内接管equdcf22.1112VlScflc.上、下限截止频率：2.共振式消声器利用共振吸声原理进行吸声。优点：适用于低中频频段缺点：消声频带窄2.共振式消声器a.消声量的计算：对频率为f的声波的消声量为：221lg10ffffDrr20,0.84(0.8)2nSndGVGtdtdSVGcfr22.共振式消声器2.共振式消声器某一频带内共振时的消声量：210lg(12)D倍频带：1/3倍频带：210lg(119)DSGV22.共振式消声器b.改善消声性能的方法：选定较大的β值；增加声阻；多节共振腔串联。应用实例：在管径为100mm的常温气流管道上，设计一单腔共振消声器，要使其中125Hz的倍频程上有15dB的消声量。32234040.00785(2)0.027()3.14125223.14125()()0.0270.144340rrcSVmffGVmc空腔体积（1）通流面积S=0.00785m2，由D=10lg(1+2β2)，求得β=4（3）确定设计方案为与原管道同轴的圆筒形共振腔，内径为100mm，外径为400mm，则共振腔的长度为：2222210440.0270.23()(0.40.1)20.50.844VlmmddnStmmdcmtdn选用厚的钢板，孔径，由G=求得开孔数为个2GVSVGcfr2(4)125;1.2210372rcGfHzfHzVD上c验算在消声范围内不会出现高频失效问题。544孔4001002303.干涉式消声器原理：借助于相干声波相互抵消作用，来达到消声目的。分类：无源(被动式)消声器和有源(主动式)消声器两类。特点：具有显著的频率选择性。无源消声器：将声波分成两路，在并联的管道内分别传播不同的距离后，再汇合在一起。2)12(21nll有源消声器人为外加相位相反的声波使它们产生干涉而抵消。9.2.3阻抗复合式消声器9.2.4微穿孔板式消声器9.2.5扩散消声器1.小孔喷注消声器2.多孔扩散消声器3.节流减压消声器降低流速极高的排气放空噪声1.小孔喷注消声器0.2pjetvfD2.多孔扩散消声器3.节流减压消声器9.3消声设计原则消声措施适用于降低空气动力性机器、设备的噪声。1.根据所需降噪量、空气动力性能要求以及空气动力设备管道中的防潮、耐蚀、防火、耐高温等要求，选择消声器类型。噪声源具体采取措施低、中频为主（离心式通风机）阻性或阻抗复合式消声器带宽噪声源（高速旋转鼓风机、燃气轮机）阻抗复合式消声器或微穿孔板消声器脉动性低频噪声源（空气内燃机）抗性消声器或微穿孔板消声器高压、高速排气放空噪声（排气噪声）扩散消声器潮湿高温、油雾，有火焰空气动力设备抗性消声器或微穿孔板消声器9.3消声设计原则2.根据声源空气动力性能的要求，考虑消声器的空气动力性能，使消声器的阻力损失控制在机械设备正常的工作范围内；3.设计消声器时，考虑到气流再生噪声的影响，使气流再生噪声小于环境允许的噪声级；4.注意消声器和管道中的气流速度；5.还应该考虑到隔声及坚固耐用、体积大小与空气机械设备匹配问题。