第7章-消声技术-1-11.30-阻性消声器.ppt

第7章消声技术,1.消声器性能评价,消声器：允许气流通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。主要安装在气流通过管道中或进气口、排气口,对消声器的基本要求：声学性能：消声量大空气动力性能：阻力小（压力损失小）机械结构性能外形和装饰价格和费用,材质耐用，耐高温、耐腐蚀、耐潮湿、耐粉尘，结构简单、体积小、重量轻，便于制作安装和维修。,1.1消声器声学性能评价,（1）传声损失LR（2）衰减量（3）插入损失LIL,（1）传声损失TL：消声器进口端声功率级与出口端声功率级之差。,传声损失反映消声器自身的特性，与声源、末端负载等因素无关；适用于理论计算和在实验室检验消声器自身的消声特性。,（2）衰减量：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征，通常以消声器单位长度的衰减量（dB/m）来表征,（3）插入损失LIL：插入损失是在系统中插入消声器前、后，在系统外某点测得的声压级之差，即LILLp1Lp2,适于在现场测量中用来评价安装消声器前后的综合效果。,1.2消声器的空气动力性能,阻力损失：气流通过消声器时，出口端流体全压比进口端降低的数值。消声器的阻力损失由两部分组成：,局部阻力,沿程摩擦阻力,+,2.消声器的种类和设计,阻性消声器,抗性消声器,阻抗复合式消声器,扩散消声器,扩张室消声器,共振腔消声器,干涉式消声器,无源干涉式消声器,有源干涉式消声器,小孔喷注消声器,多孔扩散消声器,节流减压消声器,按消声机理和结构消声器分为,2.1阻性消声器,2.1.1阻性消声器的消声原理2.1.2阻性消声器的结构形式2.1.3阻性消声器的设计,2.1.1阻性消声器的消声原理,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，因摩擦阻力和黏滞力将声能转化为热能而散发掉，从而达到消声的目的。吸声材料类似于电学中的电阻，故称阻性消声器。,消声的频率特性：具有良好的中、高频消声性能。适用范围：消除风机、燃气轮机进、排气噪声（即气体流速不大的情况）。,2.1.2阻性消声器的结构形式,直管式片式折板式迷宫式蜂窝式声流式盘式弯头式,（1）直管式消声器,特点：结构简单、气流直通，阻力损失小。应用：适用于气体流量较小的情况，不适用于气体流量较大的情况。,消声量计算,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，m2l消声器的有效长度，mj(a0)消声系数，与材料的法向吸声系数a0（驻波管法）有关,A.N.别洛夫理论计算公式：,j(a0)与a0的换算关系,H.J.赛宾经验公式：,无规入射平均吸声系数（混响室法）,例: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？,解题思路：,当管道为圆形时：,当管道为正方形时：,当管道截面为1：5矩形时：,L矩L正L圆,即：管道截面面积S一定时，管道截面为矩形的声音衰减量最大（L/S最大）管道截面为圆形的声音衰减量最小（L/S最小）,2.2抗性消声器,2.2.1扩张室消声器,扩张室式消声器：利用管道截面的扩张（或收缩）引起某些频率的声波反射，从而达到消声目的。结构类型：单节扩张室式消声器、多节扩张室式消声器,单节扩张室式消声器,多节扩张室式消声器,一般串联24节，否则气流阻力太大,单节扩张室消声器的消声量,扩张室长度,m,k波数,扩张比,消声量与扩张比、频率、扩张室长度有关；对某一频率噪声进行消声器的设计，就是确定扩张室的长度和扩张室直径（扩张比）,sin2kl做周期性变化（01），消声量也做是周期性变化：,当sinkl=0时，DL=0当sinkl=1时，,当时，扩张室消声量达到最小值：,fmin称为通过频率,当时，扩张室消声量达到最大值：,P168图7-7消声量与扩张室腔长l的关系（扩张比m一定时）,m一定时，可确定最大消声量l变化，最大消声量对应的频率fmax和最小消声量对应的频率fmin发生移动,消声量与扩张室长度l的关系,扩张室最大消声量与扩张比m的关系：,图7-6单节扩张室消声器的消声量,增大扩张比m,消声量增大。一般扩张比m5,扩张室消声器的截止频率：（P169）,上限截止频率,扩张室的截面积越大，消声上限截止频率越低，即有效消声频率范围越窄。因此，扩张比不能盲目选择太大。一般扩张比m不超过20。在实际工程中一般取9m16,D-扩张室截面当量直径，圆管即直径,下限截止频率,连接管的截面积，m2,连接管的长度，l1=a+b,扩张室体积，,【例】：某柴油机进气口噪声在125Hz有一明显峰值，进气口管径为150mm,管长3m。设计一个单节扩张室消声器安装在进气口上，对其进行消声处理。要求对125Hz噪声具有15dB的消声量。（消声器后连接管长1m）,求扩张室长度：,n=0,扩张室长度：,求扩张比m,解方程可简化计算：因为一般m5,扩张室直径：,验算截止频率：,2.2.2共振腔式消声器,共振腔式消声器：一种抗性消声器，利用共振吸声原理进行消声。结构形式：,在一段气流通道的管壁上开一些小孔，使其与管外闭合的空腔相通，就构成了共振消声器,共振消声器实质上是共振吸声结构的一种应用，其基本原理基于亥姆霍兹共振器。管壁小孔中的空气柱弹性形变很小，可看作一质量块;密闭腔中的空气弹性形变大，类似一弹簧，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，振动时的摩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，一部分声波发生反射。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，消声量也就最大。,消声基理,消声量的计算(1)对单一频率f的消声量:,fr-共振频率:G-传导率,单位m:,t：小孔颈长d:小孔直径S0：小孔面积，So=pd2/4,工程上应用的共振消声器很少是开一个孔的，而是由多个孔组成。保证孔心距大于5倍的小孔孔径则总的传导率等于各个孔的传导率之和：即G=nGi(n为孔数),V：空腔体积，m3S：气流通道截面积,m2,(2)某一频带内的消声量,共振腔式消声器的消声特性,共振腔式消声器的设计步骤(P175),根据要消除的主要频率和消声量，根据式确定K值；由K值，根据公式求出共振腔体积V和传导率G；根据V和G,设计消声器的几何尺寸；上限截止频率也根据公式进行计算。（声速c=340m/s，D2为共振腔直径）,【例】：在管径为100mm的常温气流通道上，设计一单腔共振消声器，要求在125Hz的倍频带上有15dB的消声量。,解：已知量：管径D1=100mm=0.1m;消声量TL=15dB;中心频率f=125Hz。第1步：对倍频带，根据公式,第2步：确定共振腔体积V和传导率G,利用公式,其中S是管道截面积S1=pD12