噪声与污染控制设备教学资料

1、教学目的和要求：教学目的和要求：Z熟悉多孔吸声材料的吸声性能、影响因素及常见的熟悉多孔吸声材料的吸声性能、影响因素及常见的多孔吸声材料及种类。掌握常见的多孔吸声材料吸声多孔吸声材料及种类。掌握常见的多孔吸声材料吸声结构、共振吸声结构及其吸声原理、隔声装置的隔声结构、共振吸声结构及其吸声原理、隔声装置的隔声原理、隔声性能、结构组成及设计等相关知识。原理、隔声性能、结构组成及设计等相关知识。Z掌握消声器的原理、种类、声学性能、阻性及抗性掌握消声器的原理、种类、声学性能、阻性及抗性消声器的消声原理、特点、设计与应用及消声器的选消声器的消声原理、特点、设计与应用及消声器的选用原则。用原则。Z掌握隔振器

2、的隔振原理、设计的基本原则及选用与掌握隔振器的隔振原理、设计的基本原则及选用与安装。安装。一、多孔吸收结构一、多孔吸收结构（一）多孔性吸声材料（一）多孔性吸声材料利用材料内部松软多孔的特性来吸收一部分声能。利用材料内部松软多孔的特性来吸收一部分声能。声波进入孔隙后，由于空气与孔壁的声波进入孔隙后，由于空气与孔壁的摩擦阻力摩擦阻力、空空气的黏滞阻力气的黏滞阻力和和热传导热传导作用，一部分声能转变为热作用，一部分声能转变为热能而耗散掉，从而起吸收声能的作用。能而耗散掉，从而起吸收声能的作用。可用于室内吸声降噪，也可用于消声器。可用于室内吸声降噪，也可用于消声器。（1 1）多孔吸收材料的吸声性能）多

3、孔吸收材料的吸声性能 一般对一般对高频声高频声吸声效果好，对低频声吸声效果吸声效果好，对低频声吸声效果差，原因是吸收材料的空隙尺寸与高频声波波长相差，原因是吸收材料的空隙尺寸与高频声波波长相近。近。（2 2）吸声性能的影响因素）吸声性能的影响因素 主要与空隙率、结构因子、密度、敷设厚度等主要与空隙率、结构因子、密度、敷设厚度等因素有关。因素有关。空隙率空隙率 材料内部的孔洞容积占材料总容积的百分率。材料内部的孔洞容积占材料总容积的百分率。一般在一般在70%70%以上，一定程度上吸声性能随其增大而提以上，一定程度上吸声性能随其增大而提高。高。Y结构因子结构因子 表示多孔材料中孔的形状及其方向性分

4、布的不表示多孔材料中孔的形状及其方向性分布的不规则情况，数值介于规则情况，数值介于2 21010之间。决定气流通过多孔之间。决定气流通过多孔材料层的难易程度。结构因子越大，吸声性能越好。材料层的难易程度。结构因子越大，吸声性能越好。Y密度密度 增加材料的密度对低频声的吸收有利，但对高增加材料的密度对低频声的吸收有利，但对高频声的吸收性能下降。实验证明，多孔吸声材料的频声的吸收性能下降。实验证明，多孔吸声材料的密度有最佳值。密度有最佳值。 Y敷设厚度敷设厚度 指敷设在消声器管道内壁上的多孔吸收材料的指敷设在消声器管道内壁上的多孔吸收材料的厚度。厚度太小，吸声性能下降；厚度太大，气流厚度。厚度太小

5、，吸声性能下降；厚度太大，气流通道有效尺寸减少。工程中一般不采取加大厚度来通道有效尺寸减少。工程中一般不采取加大厚度来提高其吸声性能。提高其吸声性能。Y材料背后的空气层材料背后的空气层 材料背后留有一定厚度的空气层，可改善低频材料背后留有一定厚度的空气层，可改善低频吸声性能。当厚度近似等于吸声性能。当厚度近似等于1/41/4波长时，吸声系数最波长时，吸声系数最大，等于大，等于1/21/2波长的整数倍时，吸声系数最小。通常波长的整数倍时，吸声系数最小。通常厚度取厚度取7070100mm100mm。（3 3）吸收材料及其种类）吸收材料及其种类 目前常用的有目前常用的有：无机纤维材料无机纤维材料 主

6、要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。其制品。泡沫塑料泡沫塑料 主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。有机纤维材料有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等。如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等。建筑吸声材料建筑吸声材料 有加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等。有加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等。 （二）多孔性吸声结构（二）多孔性吸声结构1.1.有护面的多孔材料吸声结构有护面的多孔材料吸声结构 主要由骨架、护面层、吸声层等组成。主要由骨架、护面层、吸声层等组成。刚性壁多孔材料穿孔板轻织物木框Y骨架骨架 一般用

7、木筋、角铁或薄壁型钢制成。一般用木筋、角铁或薄壁型钢制成。Y吸声层吸声层 常用超细玻璃棉、矿渣棉等多孔材料，厚常用超细玻璃棉、矿渣棉等多孔材料，厚5 510cm10cm，外包玻璃布、细布等织物，以防松散的纤维，外包玻璃布、细布等织物，以防松散的纤维脱落。脱落。Y护面板护面板 护面板可以穿孔钢板、穿孔塑料板、钢板拉网、护面板可以穿孔钢板、穿孔塑料板、钢板拉网、金属丝等。穿孔率一般不小于金属丝等。穿孔率一般不小于20%20%。为防止多孔材料。为防止多孔材料表面堵塞，可用涤纶、聚乙烯塑料等薄膜、人造革表面堵塞，可用涤纶、聚乙烯塑料等薄膜、人造革等柔软的薄膜包覆吸声材料。常见吸声结构如图等柔软的薄膜包

8、覆吸声材料。常见吸声结构如图7-27-2。2.2.空间吸声体空间吸声体 由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体。常用的几何形状有平面性、圆柱形、状的单元体。常用的几何形状有平面性、圆柱形、菱形、球形、圆锥形等，菱形、球形、圆锥形等，球形球形吸声效果最好。吸声效果最好。 空间吸声体吸声系数较高、而且省料、装卸灵空间吸声体吸声系数较高、而且省料、装卸灵活。活。 常用的吸声材料为超细玻璃棉。常用的吸声材料为超细玻璃棉。 常用的护面结构有金属网、塑料窗纱、玻璃布、常用的护面结构有金属网、塑料窗纱、玻璃布、纱布及各类金属穿孔板等。纱布及各类金属穿孔板等

9、。Z工程实践表明，悬挂的吸声体面积与室内工程实践表明，悬挂的吸声体面积与室内所需噪声治理面积之比为所需噪声治理面积之比为25%25%左右，吸声效率左右，吸声效率最高。最高。Z分散分散悬挂优于悬挂优于集中集中悬挂，特别对中高频吸悬挂，特别对中高频吸声效果可提高声效果可提高40%40%50%50%。Z适用于大而噪声源分散的车间，降噪效果适用于大而噪声源分散的车间，降噪效果可达可达10dB10dB左右。左右。3.3.吸声尖劈吸声尖劈 是一种楔子形的空间吸声体，用于要求吸声层是一种楔子形的空间吸声体，用于要求吸声层吸声系数尽可能接近吸声系数尽可能接近1 1的声学实验室的声学实验室- -消声室里。消声室

10、里。消声原理消声原理 利用特性阻抗逐渐变化，由尖劈端面特性阻抗利用特性阻抗逐渐变化，由尖劈端面特性阻抗接近于空气的特性阻抗，逐渐过渡到吸声材料的特接近于空气的特性阻抗，逐渐过渡到吸声材料的特性阻抗，这样吸声系数最高。性阻抗，这样吸声系数最高。形状形状 有等腰梯形、直角劈状、阶梯状、无规状等。有等腰梯形、直角劈状、阶梯状、无规状等。aLb金属板穿孔金属板玻璃棉共振腔吸声尖劈构造示意图吸声尖劈构造示意图二、共振吸声结构二、共振吸声结构 利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对低低频声波频声波的吸收。最常用的吸声结构可分为：的吸收。最常用的吸声结构可分为：单个共振

11、式吸声结构单个共振式吸声结构 包括薄膜、薄板共振吸声结构包括薄膜、薄板共振吸声结构穿孔吸声结构穿孔吸声结构微穿孔吸声结构微穿孔吸声结构1.1.薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 把薄的金属板、胶合板、塑料板甚至纸质版材把薄的金属板、胶合板、塑料板甚至纸质版材的周边固定在框架上，背后设置一定深度的空气的周边固定在框架上，背后设置一定深度的空气层，就构成了薄板共振吸声结构。层，就构成了薄板共振吸声结构。吸声原理吸声原理 声波入射到板面时，迫使板产生振动，引起薄声波入射到板面时，迫使板产生振动，引起薄板和空气层这一系统的振动，使声能转化为机械板和空气层这一系统的振动，使声能转化为机械能，并由于摩擦，将

12、一部分振动转变为热能。能，并由于摩擦，将一部分振动转变为热能。 Z当入射声波的频率与板结构的固有频率一致时产生共振，吸收系数最大。Z薄板共振吸声结构的共振频率一般80100Hz，属低频吸声。常用薄板的吸声系数见表7-1。Z共振频率可用下式计算：020600zkg/cmfmdfHmmd 共振频率，； 薄板面密度，；板后空气层厚度，。（7-1）Z改善薄板改善薄板吸声结构的吸声带宽较窄的性能措施吸声结构的吸声带宽较窄的性能措施可在薄板结构的边缘上放置些能增加结构阻尼可在薄板结构的边缘上放置些能增加结构阻尼 特性的软材料；特性的软材料；在空腔中适当挂些多孔的吸声材料；在空腔中适当挂些多孔的吸声材料；采

13、用不同单元大小的薄板及不同腔深的吸声结构。采用不同单元大小的薄板及不同腔深的吸声结构。穿孔板吸声材料空气L2.2.穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 在钢板、铝板、塑板、草纸板等薄板上穿以一在钢板、铝板、塑板、草纸板等薄板上穿以一定孔径和穿孔率的小孔，在板后设置一定厚度空腔定孔径和穿孔率的小孔，在板后设置一定厚度空腔构成，如图所示。构成，如图所示。穿孔率小穿孔率小于于20%20%。 02m/m0.8kkkcpfhLpcshLLtdtd 当入射声波的频率和系统的共振频率一致时，吸声系数最高。共振频率可由下式计算： 穿孔率，即孔面积与板的总面积的百分比；声速，；空腔深度， ；小孔的有效孔径长度，

14、 为板厚， 为孔径。3.3.薄膜共振吸声结构薄膜共振吸声结构由刚度很小的弹性材料与其后设置空气层由刚度很小的弹性材料与其后设置空气层组成。组成。其吸声机理、固有频率计算同薄板结构。其吸声机理、固有频率计算同薄板结构。通常共振频率为通常共振频率为2002001000Hz1000Hz，最大吸声系，最大吸声系数为数为0.4。 常用的薄膜结构的吸声系数见表常用的薄膜结构的吸声系数见表7-17-1。4.4.微孔板吸声结构微孔板吸声结构由具有一定穿孔率、孔径小于由具有一定穿孔率、孔径小于1mm1mm的金属薄板与板的金属薄板与板后空气层组成。后空气层组成。金属板厚一般金属板厚一般0.20.

15、21mm1mm，孔径取，孔径取0.20.21mm1mm，穿孔，穿孔率取率取1%1%4%4%，1%1%2%2%时效果最佳。时效果最佳。适合于高温、高速、潮湿以及要求清洁卫生的环适合于高温、高速、潮湿以及要求清洁卫生的环境下使用等优点。境下使用等优点。实际应用中，为使吸声频带向低频方向扩展，可实际应用中，为使吸声频带向低频方向扩展，可采用双层或多层微孔板吸声结构。采用双层或多层微孔板吸声结构。Y具有隔声能力的屏蔽物称作隔声构件。如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间等。Y采用适当的隔声措施一般能降低噪声级15dB20dB。 隔声基本原理示意图隔声基本原理示意图 三、隔声装置三、隔声装置 利用墙体、各种

16、板利用墙体、各种板材及构件作为屏蔽材及构件作为屏蔽物或利用围护结构物或利用围护结构把噪声控制在一定把噪声控制在一定范围之内，使噪声范围之内，使噪声在空气中的传播受在空气中的传播受阻而不能顺利通过，阻而不能顺利通过，从而达到降低噪声从而达到降低噪声的目的。的目的。定义：定义：透射声能（Et）与入射声能（Ei）的比值，即 意义：表示隔声构件本身透声能力的大小。表示隔声构件本身透声能力的大小。 又称又称透射透射系数系数。通常所指的是无规则入射时各入。通常所指的是无规则入射时各入射射角度透声系数的平均值。角度透声系数的平均值。 / tiEE 1. 1.透声系数与隔声量透声系数与隔声量 (7-3)(7-

17、3) 透声系数倒数的对数来表示透声损失的大小，又称传声损失或透声损失。即 透声系数透声系数 值愈小，值愈小， R R 值越大，隔声性能愈好。值越大，隔声性能愈好。 R R值的大小与入射声波的频率有关。工程中常用各值的大小与入射声波的频率有关。工程中常用各倍频程中心频率处隔声量的算术平均值来表示某一构倍频程中心频率处隔声量的算术平均值来表示某一构件的隔声性能，称平均透声损失或平均隔声量用件的隔声性能，称平均透声损失或平均隔声量用 表表示。通常取示。通常取500Hz500Hz的隔声量作为平均值，记作的隔声量作为平均值，记作R R500500 。 110lgR（7-47-4） R2.2.单层密实均匀

18、构件的隔声性能单层密实均匀构件的隔声性能 隔声墙：隔声墙：板状或墙状的隔声构件。板状或墙状的隔声构件。单层隔声墙：单层隔声墙：仅有一层墙板。仅有一层墙板。单层隔墙的隔声量单层隔墙的隔声量- -频率特性曲线频率特性曲线 隔声性能与隔声性能与材料的刚性、阻材料的刚性、阻尼、面密度有关。尼、面密度有关。 按频率分为按频率分为三个区域，劲度三个区域，劲度和阻尼控制区、和阻尼控制区、质量控制区、吻质量控制区、吻合效应和质量控合效应和质量控制延续区。制延续区。Z劲度和阻尼控制区劲度和阻尼控制区 当频率低于隔声件最低共振频率时，隔声量由当频率低于隔声件最低共振频率时，隔声量由劲度决定，劲度越大，隔声量越大；

19、频率增加进入劲度决定，劲度越大，隔声量越大；频率增加进入共振频率及谐波控制的频域，在共振频率处隔声量共振频率及谐波控制的频域，在共振频率处隔声量最小，主要由阻尼控制。最小，主要由阻尼控制。Z质量控制区质量控制区 此区域是隔墙的质量（面密度）起主要控制作此区域是隔墙的质量（面密度）起主要控制作用。质量越大，频率越高，隔声量越大。用。质量越大，频率越高，隔声量越大。 单层匀质隔声构件的隔声性能主要取决于构单层匀质隔声构件的隔声性能主要取决于构件的面密度和声波的频率，即质量定律。件的面密度和声波的频率，即质量定律。Z吻合效应和质量控制延续区吻合效应和质量控制延续区 某一频率的声波以一定的角度入射到构

20、件表某一频率的声波以一定的角度入射到构件表面，当入射声波的波长在构件表面上的投影恰好等面，当入射声波的波长在构件表面上的投影恰好等于板的弯曲波波长时，墙板振动最大，透声最多，于板的弯曲波波长时，墙板振动最大，透声最多，隔声量显著下降，不再遵守质量定律的现象。隔声量显著下降，不再遵守质量定律的现象。图图2-27 吻合的成立条件吻合的成立条件吻合效应的条件吻合效应的条件bsin入射角入射角 Y临界频率临界频率 产生吻合效应的最低频率称临界频率。其大产生吻合效应的最低频率称临界频率。其大小与隔墙材料的面密度、厚度和弹性模量有关。小与隔墙材料的面密度、厚度和弹性模量有关。Y质量定律延伸区质量定律延伸区

21、 在高于吻合频率的高频段，隔墙的隔声量仍在高于吻合频率的高频段，隔墙的隔声量仍遵循质量定律，固称为遵循质量定律，固称为“质量定律延伸区质量定律延伸区”。cf 隔声设计中，必须使隔绝的声波频段避开隔声设计中，必须使隔绝的声波频段避开低低频共振频率频共振频率与与吻合频率吻合频率，利用质量定律来提高隔，利用质量定律来提高隔声量。声量。隔声原理隔声原理：中间的空气层对第一层结构的振动具有中间的空气层对第一层结构的振动具有弹性缓冲作用和吸收作用，使声能得到一定的衰减弹性缓冲作用和吸收作用，使声能得到一定的衰减后再传到第二层，能突破质量定律的限制，提高整后再传到第二层，能突破质量定律的限制，提高整体隔声量

22、。体隔声量。 空气层厚度增加，隔声量增加。一般取其厚度空气层厚度增加，隔声量增加。一般取其厚度为为8 810cm10cm。双层结构边缘与基础间为弹性连接。双层结构边缘与基础间为弹性连接。双层结构：双层结构：两个单层结构中间夹一两个单层结构中间夹一定厚度的空气或多孔材料的复合结定厚度的空气或多孔材料的复合结构。构。4.4.隔声罩的设计与应用隔声罩的设计与应用 对体积较小的噪声源，直接用隔声结构罩起对体积较小的噪声源，直接用隔声结构罩起来，可获得显著的降噪效果，即为隔声罩。来，可获得显著的降噪效果，即为隔声罩。特点特点 使工作所在的位置的噪声降低到所需程度，且使工作所在的位置的噪声降低到所需程度，

23、且技术措施简单、体积小、用料少、投资少。技术措施简单、体积小、用料少、投资少。组成组成 由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。分类分类 一般分为全封闭、局部封闭和消声箱式隔声罩。一般分为全封闭、局部封闭和消声箱式隔声罩。Z隔声罩的设计与应用隔声罩的设计与应用必须与生产工艺的要求相吻合，不能影响机械设必须与生产工艺的要求相吻合，不能影响机械设备正常工作及不能妨碍操作及维护。备正常工作及不能妨碍操作及维护。尽量选择隔声性能好的轻质复合材料，最好在板尽量选择隔声性能好的轻质复合材料，最好在板的内表面涂敷阻尼材料；隔声罩内表面应进行隔声的内表面涂敷阻尼材料；隔声罩内表面应进行隔声

24、处理。处理。罩板面尽量不与设备表面平行。罩板面尽量不与设备表面平行。避免声罩与声源间的刚性连接，隔声罩与地面间避免声罩与声源间的刚性连接，隔声罩与地面间应设隔振措施。应设隔振措施。隔声罩应尽量密封和避免开孔，否则会使隔声量隔声罩应尽量密封和避免开孔，否则会使隔声量大大下降。大大下降。为满足设计要求，可设计几种隔声罩结构，对它为满足设计要求，可设计几种隔声罩结构，对它们的隔声性能及技术指标进行比较，根据实际情况们的隔声性能及技术指标进行比较，根据实际情况及加工工艺要求，最后确定一种设计方案。及加工工艺要求，最后确定一种设计方案。一、消声器的性能和形式一、消声器的性能和形式Z消声器消声器：允许气流

25、通过，又能有效阻止或减弱允许气流通过，又能有效阻止或减弱噪声向外传播的装置。噪声向外传播的装置。Z分类分类降低一般空气动力设备进排气噪声降低一般空气动力设备进排气噪声阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器降低高强度噪声降低高强度噪声节流减压消声器、小孔喷注消声器等。节流减压消声器、小孔喷注消声器等。 消声器入口处声功率级消声器入口处声功率级 与出口处的声功率与出口处的声功率级级 之差之差, ,又称传声损失。又称传声损失。 (7-6)(7-6) 传递损失反映消声器自身的特性，与声源等因素传递损失反映消声器自身的特性，与声源等因素无关；无关；适用于理论计算

26、和在实验室检验消声器自身的消适用于理论计算和在实验室检验消声器自身的消声特性。声特性。1.1.传递损失传递损失 TLL112210lgRWWWLLLW1WL2WL（一）消声器的声学性能（一）消声器的声学性能 消声器进口端平均声压级（ ）与出口端平均声压级（ ）之差。(2-168) 这种测量方法易受气象条件、背景噪声等这种测量方法易受气象条件、背景噪声等影响，误差较大，较少采用。影响，误差较大，较少采用。2.2.减噪量减噪量 NRL12NRppLLL1pL2pL 系统安装消声器前、后在系统外某点分系统安装消声器前、后在系统外某点分别测得的声压级别测得的声压级L Lp1p1与与L Lp2p2之差。

27、之差。12ILppLLL3.3.插入损失插入损失 ILLZ优点优点：直观实用，测量简单；直观实用，测量简单；Z适于在现场测量中用来评价安装消声器前后的综合适于在现场测量中用来评价安装消声器前后的综合效果。效果。4.4.衰减量衰减量L LA A 又称轴向衰减，指消声器通道内沿轴向两点间又称轴向衰减，指消声器通道内沿轴向两点间的差值。适用于的差值。适用于直管式消声器直管式消声器消声性能的平价。消声性能的平价。 涉及到消声器的消声性能时，必须注明选涉及到消声器的消声性能时，必须注明选用什么评价量，在何种环境或条件下测定的。用什么评价量，在何种环境或条件下测定的。( (二二) )消声器的气体动力性能消

28、声器的气体动力性能231.2kg/mm/spp 压力损失 又称阻力损失，指消声器两端气流的静压差。对于管道式消声器，压力损失的理论计算式为气体密度，；消声器通道内气体平均流速，；阻力系数。2.2.气流噪声气流噪声 消声器内通过的气流受到阻碍，将产生比普通消声器内通过的气流受到阻碍，将产生比普通管道较大的噪声，称消声器气流噪声。管道较大的噪声，称消声器气流噪声。组成组成 包括两部分：一部分是包括两部分：一部分是再生噪声再生噪声，以中高频为，以中高频为主，且近似与气流速度的六次方成正比；另一部分主，且近似与气流速度的六次方成正比；另一部分辐射噪声辐射噪声，以低频为主，且近似与气流速度的四次，以低频

29、为主，且近似与气流速度的四次方成正比。方成正比。 一般压缩机、鼓风机的消声器，流速控制一般压缩机、鼓风机的消声器，流速控制在在202030m/s30m/s；内燃机消声器，流速不超过；内燃机消声器，流速不超过50m/s50m/s。Z阻性消声器：利用吸声材料消声的吸收型消声器。吸声材料相当于电阻，故称阻性消声器。 1.1.消声原理消声原理 Z原理：将吸声材料固定在 气流通道内，利用声波在 多孔吸声材料中传播时， 因摩擦阻力和黏滞力将声能转化为热能，达到消 声的目的。图图2- 38 阻性消声器结构示意图阻性消声器结构示意图 e.蜂窝式蜂窝式 a.直管式直管式 b.片式片式 f.消声弯头消声弯头 c.

30、折板式折板式 d.声流式声流式 2.2.阻性消声器的特点阻性消声器的特点 能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声作用较差。作用较差。主要用于对中、高频噪声的吸收。主要用于对中、高频噪声的吸收。 消声器长度越长，内饰面吸收面积越大，消声消声器长度越长，内饰面吸收面积越大，消声效果越好，能在较宽的中高频范围内消声。效果越好，能在较宽的中高频范围内消声。高频失效高频失效 当通道面积较大时，高频声波将以窄束的形式当通道面积较大时，高频声波将以窄束的形式沿通道中央穿过，不与或少与周边的吸声材料饰面沿通道中央穿过，不与或少与周边的吸声材料饰面接触，使消声量急剧下降

31、的现象。接触，使消声量急剧下降的现象。Y克服高频失效的措施克服高频失效的措施小风量细管道可选用直管式；较大风量粗小风量细管道可选用直管式；较大风量粗管道须采用多通道形式。管道须采用多通道形式。消声器通道中加装消声片或设计成折板消声器通道中加装消声片或设计成折板式、蜂窝式或弯头式消声器等，可提高中高式、蜂窝式或弯头式消声器等，可提高中高频消声效果。频消声效果。不适合在高温、高湿的环境中使不适合在高温、高湿的环境中使用，多用于风机的进、排气消声。用，多用于风机的进、排气消声。3.3.阻性消声器的设计与应用阻性消声器的设计与应用阻性消声器的消声性能取决于：阻性消声器的消声性能取决于：消声器的有效长度

32、消声器的有效长度气流通道的断面尺寸气流通道的断面尺寸通过气流的速度通过气流的速度多孔吸收材料的种类多孔吸收材料的种类吸收层敷设厚度吸收层敷设厚度吸声材料表面护面结构等。吸声材料表面护面结构等。002mmmAALPLLSPSL （1）消声量 直管式消声器的消声量由管道有效长度、断面尺寸和吸声材料的性能决定。用下式近似计算： 消声系数，与材料吸声系数有关， 可查阅相关资料。消声器通道截面周长，；消声器通道截面面积，；消声器的有效长度，。（7-47-4）（2）合理选择消声器的结构形式 根据气体流量和消声器所控制的流速，计算所根据气体流量和消声器所控制的流速，计算所需的通道截面，合理选择消声器的结构形

33、式。一般需的通道截面，合理选择消声器的结构形式。一般气流通道截面当量直径气流通道截面当量直径 结构形式结构形式 小于小于300mm 300mm 采用单通道直管式采用单通道直管式 300mm 300mm500mm 500mm 在通道内加设吸声片或吸声芯在通道内加设吸声片或吸声芯 大于大于500mm 500mm 选用片式、蜂窝式或其他形式选用片式、蜂窝式或其他形式（3 3）几何尺寸）几何尺寸 主要指圆形管的主要指圆形管的通道直径通道直径或矩形管的或矩形管的边长边长以及以及有效通道长度有效通道长度。通道直径一般不宜大于通道直径一般不宜大于300mm300mm。长度一般为长度一般为1 12m2m。消声

34、量要求较高时，可采用几节分段设置。消声量要求较高时，可采用几节分段设置。（4 4）吸声采用与吸声厚度）吸声采用与吸声厚度吸声厚度吸声厚度 一般为一般为5050150mm150mm。吸声材料吸声材料 选用吸声材料时除应考虑吸声材料的性能外，选用吸声材料时除应考虑吸声材料的性能外，还应根据气流的物理、化学性质，注意吸声材料在还应根据气流的物理、化学性质，注意吸声材料在防潮、防腐、耐温等方面的性能。防潮、防腐、耐温等方面的性能。（5 5）吸声材料的护面结构）吸声材料的护面结构 通常采用的护面结构有玻璃布、穿孔板或铁丝通常采用的护面结构有玻璃布、穿孔板或铁丝网等。其结构形式主要取决于消声器通道内的气流

35、网等。其结构形式主要取决于消声器通道内的气流速度（见表速度（见表7-37-3）。）。（6 6）消声器外壳）消声器外壳 一般选用金属板材，其厚度为一般选用金属板材，其厚度为2 23mm3mm。【7-27-2】阻性消声器的设计应用实例。某厂】阻性消声器的设计应用实例。某厂LGA-LGA-60/500060/5000型鼓风机，风量为型鼓风机，风量为60m60m3 3/min/min，风机进气管，风机进气管口直径为口直径为250mm250mm，在进口，在进口1.5m1.5m处测得噪声频谱见表处测得噪声频谱见表7-7-4 4。试设计一阻性消声器，以消除进风口的噪声。试设计一阻性消声器，以消除进风口的噪声

36、。解：解：1.1.设计所需要的消声量设计所需要的消声量根据该风机进气门测得的噪声频谱，安装消声器根据该风机进气门测得的噪声频谱，安装消声器后，在进气口后，在进气口1.5m1.5m处噪声应控制在噪声评价数处噪声应控制在噪声评价数NR-NR-8585以内，两者之差即为所需的消声量。以内，两者之差即为所需的消声量。2.2.确定消声器的结构形式确定消声器的结构形式 根据该风机的风量和管径，可选用单通道直管根据该风机的风量和管径，可选用单通道直管式阻性消声器。消声器截面周长与截面积之比取式阻性消声器。消声器截面周长与截面积之比取1616。3.3.选择吸声材料和设计吸声层选择吸声材料和设计吸声层 根据使用

37、环境，吸声材料可选用超细玻璃棉，根据使用环境，吸声材料可选用超细玻璃棉，吸声层厚度取吸声层厚度取150mm150mm，填充密度为，填充密度为20kg/m20kg/m3 3。根据气。根据气流速度，吸声层护面采用一层玻璃布加一层穿孔流速度，吸声层护面采用一层玻璃布加一层穿孔板，板厚板，板厚2mm2mm，孔径，孔径6mm6mm，孔间距，孔间距11mm11mm。该结构的吸。该结构的吸声系数见表声系数见表7-47-4。1251254.z1511.34(m)00.716mLLASLPL 计算消声器的长度根据式（7-10）计算各倍频带所需消声器的长度。如125H 处的长度 为满足各倍频带消声量的要求，消声器

38、的设计长度取最大值 =1.4 。 根据上述分析与计算，消声器的设计方案如图7-10所示。550250风机进气管口单通道直管式阻性消声器三、抗性消声器三、抗性消声器（一）消声原理（一）消声原理原理原理 利用管道截面的变化使声波反射、干涉，再沿利用管道截面的变化使声波反射、干涉，再沿管道继续传播而达到消声的目的。管道继续传播而达到消声的目的。特点特点 选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的的控制，结构简单、耐高温、耐气体腐蚀和冲击；缺点控制，结构简单、耐高温、耐气体腐蚀和冲击；缺点是消声频带窄，对高频噪声消声效果差。是消声频带窄，对高频噪声消声效果差。结

39、构结构 由扩张室和连接管串联而成。由扩张室和连接管串联而成。 常用的抗性消声器有常用的抗性消声器有扩张扩张室、共振腔室、共振腔两种形式。两种形式。222211-11.1110lg 1msin4mmm2mmm5ITITLLkLSSSSfkkCL扩张室消声器的消声性能通过对单扩张室消声器的理论分析可知，其消声量为扩张比，为扩张室截面积， 为连接管截面积；圆波数，；扩张室长度， 。当时，最大消声量可由式（7-12）近似计算。（7-11）max20lgm6m9m16205mmkITLL 因此，扩张室消声器的消声量由扩张比 决定的。实际工作中，一般取，最大不超过，最小不小于 。 消声量随 的增大而增大，

40、但对某些频率的声波，当 增大到一定数值时，声波会从扩张室中央通过，致使消声量急剧下降。由式（7-11）知，消声量是的周期函数，随频率的变化，在最大值与零之间变化。 （7-12）maxmin142n1n0124sin k00n0122LcfLLncfL 当扩张室的长度波长或奇数倍时，消声量最大，此时频率称最大消声频率，其与扩张室长度间的关系为 ， ， ，当时，消声量为 ，此时频率为 ， ， ，（7-13）（7-14）扩张室有效消声的上限截止频率上限截止频率(7-15)(7-15)扩张室截面当量直径，扩张室截面当量直径，m m 声速声速,m/s,m/s 扩张室截面积越大，扩张室截面积越大， 的值越

41、小，其消声频率范围越窄。因的值越小，其消声频率范围越窄。因此，选择扩张比要兼顾消声量和消声频率两个方面。此，选择扩张比要兼顾消声量和消声频率两个方面。1.22cfD上f上扩张室有效消声的扩张室有效消声的下限截止频率下限截止频率 (7-16)(7-16)扩张室体积，扩张室体积，m m3 3 连接管的截面积，连接管的截面积，m m2 2122ScfVL下扩张室的长度，扩张室的长度，m m只有在大于只有在大于 的频率范围，消声器才有消声作用。的频率范围，消声器才有消声作用。 f下 当入射声波频率和系统的固有频率相等时，当入射声波频率和系统的固有频率相等时，会发生共振，消声器不能消声，反将声音放大，会

42、发生共振，消声器不能消声，反将声音放大，该频率称为该频率称为下限频率下限频率. . 单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多消声量为零的通过频率。解决的方法通常有两种：n一是在扩张室内插入内接管n二是将多节扩张室串联 2. 2.改善消声频率特性的方法改善消声频率特性的方法 在扩张室内插入内接管在扩张室内插入内接管min2nfcl当插入管长度为当插入管长度为 时，可消除式时，可消除式 中中 为奇数的为奇数的通过频率。通过频率。当插入管长度为当插入管长度为 时，可消除式时，可消除式 中中 为偶数的为偶数的通过频率。通过频率。将二者结合，则可得到较为理想的消声效果（将二者结合，则可得到较为理想的消声效果

43、（虚线虚线）。）。2lmin2nfclnn4l（a）带插入管的扩张室消声器）带插入管的扩张室消声器（b）插入管消声的作用）插入管消声的作用 带插入管的扩张室消声器及消声频率特性带插入管的扩张室消声器及消声频率特性多节扩张室串联多节扩张室串联 将多节扩张室消声器串联，各室长度设计为不同数值将多节扩张室消声器串联，各室长度设计为不同数值, ,使各自使各自的通过频率互相错开（如使后一节的通过频率恰好是前一节的通过频率互相错开（如使后一节的通过频率恰好是前一节的最大消声频率），可改善整个消声频率特性，提高消声量的最大消声频率），可改善整个消声频率特性，提高消声量由于各节间的耦合现象，总消声量由于各节间

44、的耦合现象，总消声量各节扩张室消声量的算各节扩张室消声量的算术和。术和。 在实践中，通常将上述两种方法结合使用。考虑到消声器的在实践中，通常将上述两种方法结合使用。考虑到消声器的空气动力性，串联的腔室一般以空气动力性，串联的腔室一般以2 24 4腔腔为宜。为宜。 多节扩张室串联消声器多节扩张室串联消声器（二）扩张室消声器的设计（二）扩张室消声器的设计扩张比的确定扩张比的确定 一般对于气流流量较大的管道，一般对于气流流量较大的管道，m m取取4 46 6；中；中等管道取等管道取6 68 8；较小管道取；较小管道取8 81515；最大不宜超过；最大不宜超过2020。扩张室长度的确定扩张室长度的确定

45、 应综合考虑最大消声频率，上、下限失效频率应综合考虑最大消声频率，上、下限失效频率和和“通过频率通过频率”等各种因素的影响。尽量使噪声的等各种因素的影响。尽量使噪声的主频段落在消声器的最大消声频率范围内。主频段落在消声器的最大消声频率范围内。验算所设计的扩张室消声器的上、下限截止频率验算所设计的扩张室消声器的上、下限截止频率是否在所需的消声频率范围之外。是否在所需的消声频率范围之外。四、消声器的选用和安装四、消声器的选用和安装1.1.消声器的选用消声器的选用 在选型时，应根据空气动力设备的种类和噪声在选型时，应根据空气动力设备的种类和噪声的频率特性确定所选消声器的类型，在根据管道气的频率特性确

46、定所选消声器的类型，在根据管道气流的流速、流量、压力损失等确定不同的型号。流的流速、流量、压力损失等确定不同的型号。 一般消声器的流量大于实际流量，流速小于实一般消声器的流量大于实际流量，流速小于实际流速，压力损失在允许范围内。还应考虑安装的际流速，压力损失在允许范围内。还应考虑安装的位置是否符合安装和维护的要求。位置是否符合安装和维护的要求。2.2.安装安装必须保证其与设备管道的连接牢固。必须保证其与设备管道的连接牢固。风机类消声器，可在消声器与风机接口之间加装风机类消声器，可在消声器与风机接口之间加装一段中间管道，长度为风机接口直径的一段中间管道，长度为风机接口直径的3 34 4倍。倍。消

47、声器的接口形状与设备接口不一致时，接口间消声器的接口形状与设备接口不一致时，接口间加接变径管。加接变径管。消声器外壳或管道上采取阻尼、隔振、隔声处理消声器外壳或管道上采取阻尼、隔振、隔声处理可防止辐射噪声。可防止辐射噪声。消声器及设备法兰处要加装弹性垫，并严格密封。消声器及设备法兰处要加装弹性垫，并严格密封。安装在室外时应有防雨罩、安装在进气管到上应安装在室外时应有防雨罩、安装在进气管到上应加装防尘罩或滤清器。加装防尘罩或滤清器。一、隔振原理一、隔振原理 将振动源与承载物或地基之间的刚性连接，改将振动源与承载物或地基之间的刚性连接，改为弹性连接，利用弹性波在物体间的传播规律，减为弹性连接，利用

48、弹性波在物体间的传播规律，减弱振动源与承载物或地基之间的能量传递，使振源弱振动源与承载物或地基之间的能量传递，使振源产生的大部分振动能量为隔振装置所吸收，减少了产生的大部分振动能量为隔振装置所吸收，减少了振源对设备及环境的干扰，从而达到减少振动的目振源对设备及环境的干扰，从而达到减少振动的目的。的。 按振动传递方向不同，分积极隔振和消极隔振。按振动传递方向不同，分积极隔振和消极隔振。Y积极隔振积极隔振 又称动力隔振，是隔离机械设备本身的振动通又称动力隔振，是隔离机械设备本身的振动通过其机脚、支座传到基础或基座，以减少振源对周过其机脚、支座传到基础或基座，以减少振源对周围环境或建筑结构的影响，即

49、围环境或建筑结构的影响，即隔离振源隔离振源。 一般的动力机械、回转机械、锻冲压设备采用一般的动力机械、回转机械、锻冲压设备采用积极隔振。积极隔振。 一般积极隔振的频率范围在一般积极隔振的频率范围在3 31000Hz1000Hz。常用常用传振系数传振系数表征隔振效果。表征隔振效果。Y消极隔振消极隔振 又称运动隔振或防护隔振，是防止周围环境的又称运动隔振或防护隔振，是防止周围环境的振动通过地基（或支承）传递需要保护的仪表、器振动通过地基（或支承）传递需要保护的仪表、器械。械。 电子仪表、精密仪器、贵重设备、消声室等采电子仪表、精密仪器、贵重设备、消声室等采用消极隔振。用消极隔振。 一般消极隔振的频

50、率范围在一般消极隔振的频率范围在3 330Hz30Hz。二、隔振设计的基本原则二、隔振设计的基本原则1.1.选择振动频率较高的机械设备选择振动频率较高的机械设备 机械设备运行时的振动频率即是作用在隔振系机械设备运行时的振动频率即是作用在隔振系统上的激振频率，此频率与隔振系统的固有频率之统上的激振频率，此频率与隔振系统的固有频率之比必须大于比必须大于22，隔振系统才能发挥作用。设计时，隔振系统才能发挥作用。设计时，通常把机械设备运行时产生的最低振动频率作为激通常把机械设备运行时产生的最低振动频率作为激振频率。振频率。2.2.选择合适的隔振材料和隔振设备选择合适的隔振材料和隔振设备隔振材料的选择隔

51、振材料的选择考虑其动态特性和承载能力，一般要求其动态弹考虑其动态特性和承载能力，一般要求其动态弹性模量低、刚度小、弹性好、强度高，承载力大；性模量低、刚度小、弹性好、强度高，承载力大；物料、化学性能稳定，能抗酸、碱、油等侵蚀，物料、化学性能稳定，能抗酸、碱、油等侵蚀，同时不因工作环境温度、湿度变化使隔振性能受较同时不因工作环境温度、湿度变化使隔振性能受较大影响。大影响。考虑由这些材料制成的隔振系统的自振频率。考虑由这些材料制成的隔振系统的自振频率。 工程常用的隔振材料主要有弹簧钢和橡胶。工程常用的隔振材料主要有弹簧钢和橡胶。Y隔振设备隔振设备 选用原则和选择隔振材料基本相同，除此还应选用原则和

52、选择隔振材料基本相同，除此还应考虑隔振量和承载能力。考虑隔振量和承载能力。3.3.设置合适的隔振基座设置合适的隔振基座 又称惰性块，安装在机械设备和隔振器件之间。又称惰性块，安装在机械设备和隔振器件之间。隔振机座的质量至少应等于所隔振机械设备的质隔振机座的质量至少应等于所隔振机械设备的质量，一般均大于机械设备的质量。量，一般均大于机械设备的质量。设备基础隔振器设备钢球设备支承式隔振悬挂式隔振4.4.选择正确的安装方式选择正确的安装方式 隔振器件的安装方式主要有支承式，和悬挂隔振器件的安装方式主要有支承式，和悬挂式。一般机械设备的隔振，支承式用得多。隔振器式。一般机械设备的隔振，支承式用得多。隔

53、振器件的布置方式，通常是选定至少四个支点对称布件的布置方式，通常是选定至少四个支点对称布置，并采用相同的隔振器件。置，并采用相同的隔振器件。三、橡胶隔振器三、橡胶隔振器 隔振装置分隔振器和隔振垫两类。隔振装置分隔振器和隔振垫两类。隔振器：隔振器：经专门设计制造的、具有确定的形状和稳经专门设计制造的、具有确定的形状和稳 定性能的弹性元件，使用时可作为机械零定性能的弹性元件，使用时可作为机械零 件进行装配。件进行装配。 常用的有金属弹簧隔振器、橡胶隔振器等。常用的有金属弹簧隔振器、橡胶隔振器等。隔振垫：隔振垫：利用弹性材料本身的自然特性，一般无确利用弹性材料本身的自然特性，一般无确 定的形状尺寸，

54、可根据实际需要来拼排或定的形状尺寸，可根据实际需要来拼排或 裁剪。裁剪。 常用的有软木、毛毡、泡沫塑料等。常用的有软木、毛毡、泡沫塑料等。Z橡胶隔振器橡胶隔振器Y应用应用 适合于中小型设备和仪器隔振的装置适合于中小型设备和仪器隔振的装置Y特点特点 具有良好的隔振缓冲和隔声性能；可承受压缩、具有良好的隔振缓冲和隔声性能；可承受压缩、剪切、或剪切剪切、或剪切- -压缩力，但不能承受拉力；可根据不压缩力，但不能承受拉力；可根据不同的要求设计成不同的形状；阻尼大，有良好的抑同的要求设计成不同的形状；阻尼大，有良好的抑制共振峰作用；高频隔振性能好；在降低噪声方面制共振峰作用；高频隔振性能好；在降低噪声方

55、面优于金属隔振器。优于金属隔振器。 缺点是易老化、不能油污、不适宜在高温或低缺点是易老化、不能油污、不适宜在高温或低温下使用。温下使用。（一）橡胶隔振块（垫）的设计（一）橡胶隔振块（垫）的设计1.1.确定激振频率确定激振频率f f 通常取最低的振动频率为隔振系统的激振频率。通常取最低的振动频率为隔振系统的激振频率。2.2.确定自振频率确定自振频率f f0 0 要保证较好的隔振效果，必须使要保证较好的隔振效果，必须使 , ,一般取一般取2 25 5。3.3.确定隔振块的刚度确定隔振块的刚度4.4.确定静态压缩量确定静态压缩量5.5.隔振块的总面积隔振块的总面积6.6.确定隔振块高度确定隔振块高度02ff （二）橡胶隔振器件的选用与安装（二）橡胶隔振器件的选用与安装安装的基本原则是必须尽力使每个隔振器件的静安装的基