消声器结构设计.ppt

1、消音器的结构设计、课题：了解常见消音器的种类、消音原理和常见消音器设计中应注意的问题和设计方法，目录、1消音器性能评价2消音器的分类和消音机制3电阻消音器4电阻消音器5其他消音器6消音设计总结如下： 1消音器性能评价，消音器的性能主要是音响性能、空气动力性能、结构性能，具体是好的消音器5个具有高消音值和宽消音频率，即在必要的消音频率范围内有足够的消音量2 )空气动力性能要求。 消声器的气流阻力小，安装消声器后增加的阻力损失必须控制在实际允许的范围内3 )机械结构的性能要求。 体积小，重量轻，结构简单，加工容易，安装和维护方便4 )外形和装饰要求。 满足实际安装空间的需要，美观，表面装饰与设备协

2、调5 )价格费用要求。 制造成本低，寿命长。 1.1声学性能评估和消声器声学性能评估量为插入损耗(IL )、声学损耗(TL )、噪声降低量(LNR )和衰减量(LA )。 1 .插入损失(IL ) :在系统中插入消音器前后，在系统外的某一点测定的噪音水平的差。 在声场分布状况大致一定的情况下，也可以替换为指定的测量点处的声压台阶。 2 .声损失(PS ) :消声器的入口侧声功率水平和出口侧声功率水平之差。 声音的功率不应该直接测量，所以一般用声压来求出。 音响损失只是反映消声器本身的特性，不受声源、配管及出口端的影响。 3 .噪音降低量(LNR ) :在消音器的出入口端测定的平均声压水平的差。

3、 1.2空气动力性能、消声器的空气动力性能：消声器的气流阻力的大小。 通常用电阻系数或电阻损失表示，包含摩擦电阻损失和局部电阻损失两个部分。 电阻系数：安装消声器前后的总压力差与总压力之比。 电阻损失：出口侧流体的静压比入口侧降低的数值。 摩擦阻力：是气流和消音器的各壁面的摩擦引起的阻力损失。 局部电阻：是指因围巾的截面突然变异产生的电阻损失。 扩张、收缩、回旋等。 1.3结构性能、消声器结构性能：指的是外形尺寸、牢度、维护要求、寿命等，也是评价消声器性能的指标。 好的围巾除了好的音响性能和空气动力性能外，还应具有小型、轻量、结构简单、造型美观、加工容易、同时结实、寿命长、保养简单、成本低廉等

4、特点。 评价围巾上述三个方面的性能，互相连接，互相制约。 从消音器的消音性能来看，当然必要的频率范围内的消音量越大越好，但是，也要考虑空气动力性能的要求。 例如，汽车的排气消声器，如果阻力过大，电力损失就会增加，也会影响车辆的行驶。 在兼顾消音器的音响性能和空气动力性能的同时，还必须考虑结构性能的要求，不仅要考虑耐久性，还要避免体积过大、安装困难。 在实际运用中，对这三个方面的性能要求，应根据具体情况进行具体的分析，以此为焦点。 2.1阻性消音器2.3复合型消音器2.4微穿孔消音器2.5注入型消音器，2消音器的分类和消音机理，分类图，2.1阻性消音器，根据其降噪原理，主要是2.1阻性消音器2.

5、2阻性消音器如果将吸音材料固定在气流通路的内壁上，或以一定的模式排列在配管上，就构成了电阻性消音器，电气上吸音材料也相当于阻力，所以被称为电阻性消音器。 包含的形式：直管式、板式、折板式、声流式、蜂窝式、弯管式等。 消音的频率特性：具有中高频消音性能。适用范围：消除鼓风机、燃气轮机的进气噪音(即气体流速不大时)。 2.2电阻性消声器、消音原理：通过控制声阻抗的大小来消音。 与抗性消音器不同，不使用吸音材料，在管上连接截面积急变的管段和邻近的谐振器，利用声阻抗的变化，在声阻抗急变的界面上产生某一频率的声波反射、干涉等现象，从而在消音器外进行测量，达到了消音的目的。 包含的形式：扩展腔式、谐振腔式

6、、干涉型。 消音的频率特性：具有中低频消音性能。 适用范围：空压机、内燃机、汽车排气噪声(气体流速高时)、2.3阻抗复合式消声器、消音原理：电阻性和抵抗性两种消音原理由合适的结构复合而成。 可以定性地考虑抵抗性和抵抗性的同一频带中的消音值的重叠(不是单纯的重叠关系)。 包含的形式：电阻扩散型、电阻共型、电阻扩散共型等。 消音的频率特性：具有低、中、高频消音性能。 适用范围：消除风机、大型风洞、试运行台的噪音。 2.4微穿孔板消声器，消音原理：利用微穿孔板吸音结构的消声器。 包含的形式：单层微穿孔板、双层微穿孔板等。 消音的频率特性：具有低、中、高频宽带消音性能。 适用范围：适用于高温、湿气、水

7、、油雾、特殊清洁卫生的情况。 2.5节流孔喷射消音器，消音原理：声音出来后不消除，而是从产生机理上减少干扰噪音。 喷流噪声值的频率与喷流口的直径成反比，当喷流口的直径变小时，从喷流口放射的噪声能量从低频向高频(频移)移动，低频噪声变低，相反，高频噪声变高，口径比一定值小时，喷流噪声在对人的耳不敏感的频率范围内包含的形式：节流孔喷射型、减压扩张型、多孔扩散型、导入冷却型等。 消音的频率特性：具有低、中、高频宽带消音性能。 适用范围：消除锅炉废气、高炉废气、化工厂工艺气体的排放等压力气体的排放噪音。 3抗性消声器，理论公式：其中f消声器的气流通路截面周长，m； s消声器的气流通路截面积，m2； l

8、消声器的有效长度，m； (0)与材料吸音系数有关的消音系数。 H.J .塞宾经验式：噪音降低量与材料吸音性能的周长/截面比有关。I，3.1抵抗性消声器的声音衰减量，例如：选择以相同吸音材料(平均吸音系数0.46 )支撑的消音管道，管道的有效长度为2m，管道的有效截面积为1500cm2。 当截面形状分别为圆形、正方形、1:5矩形时，尝试哪个截面形状的声音衰减量最大？哪个最小？解：1)当管路为圆形时，管路的有效直径为，截面周长为：声音衰减量：3.1电阻消音器的声音衰减量，2 )当管路为正方形时，管路的截面周长声音衰减：3)管道为1:5矩形时，管道的截面长度、宽度分别为，管道的截面周长为：声音衰减为

9、：因此有L3L2 L1。 也就是说，管截面积一定时，截面为矩形管的声衰减量最大，截面为圆形管的声衰减量最小。 3.2电阻性消音器的高频故障频率，在单通道直管消音器中，高频音随着通道面积的增大，消音效果显着降低。 由于频率超过了一定的数值，不符合平面波的传播规则，在狭窄束中传播的声波不与吸音材料接触，消音效果下降。 声波波长小于通道截面尺寸的一半时，消音效果降低，将该频率称为高频故障频率。 其经验式：式中： c音速ms-1； 消声器通路截面当量边长m (圆形管道直径； 长方形管是边长的平均值，其他管取面积的平方值。 在ffc的情况下，每增加一个八度音，消音量就减少一分之三，其估计公式： f超过f

10、c的八度频带数。 请将大风量粗的管道设计成多通道。3.3气流速度对抗性消音器的影响，主要表现在两个方面：1)气流的存在引起了消音器内的声传播和声衰减规律的变化。 a )顺流时(气流和声音的传播方向一致)，因为气体流速在配管内不均匀，根据折射原理声波向管壁弯曲，促进消音噪音的b )逆流时(气流和声音的传播方向相反)，声波向管的中心弯曲，声波和吸音材料的接触减少，不利于消音噪音。 2 )气流在消音器内会产生附加的噪音，即气流再生噪音。 气流通过消音器的通路时，由于局部的阻力和摩擦阻力产生乱流，与此相应地放射出噪音的气流使消音器部件振动，放出噪音。 气流速度越高，气流再生噪音越大。 3.3气流速度对

11、抵抗性消音器的影响，直通配管消音器内气流再生噪声的推定式是，气流再生噪声通常是低频噪声，噪声水平随着频率的增高而逐渐降低。 气流再生噪音的八度声压级公式，根据一条消声器具体应用于现场时，气流对性能的影响程度、噪音源的强度、气流速度的大小以及消声器的结构等因素需要结合具体分析的结构，允许气流在管道中风速不同。 3.4常用电阻性消音器的类型，1 .直管式2 .板式3 .便携式4 .折板式5 .声流式6 .室式7 .迷宫式8 .板式9 .弯管式，常用电阻性消音器的种类和图例，3.4常用电阻性消音器的类型，1 .直管式优点：结构简单，制作方便。 缺点：低频消音效果差。 适用范围：截面小，适用于低速管道

12、。 3.4常用电阻性消声器的类型，2 .芯片优点：结构不复杂，中、高频消音效果高，电阻系数小。 缺点：低频消音效果不明显。 适用范围：适用于大流量、大截面的情况。 3.4常用抵抗性消音器的类型，3 .蜂窝的优点：中、高频消音效果好，可根据不同的适应范围设计机组结构。 缺点：电阻损失大，电阻系数一般在1-1.5之间。 适用范围：用于大截面的配管。 风量大，流速低的情况。 3.4常用抗性消音器的类型，4 .折板式优点：增加声波的传播距离，增加材料和声波的接触，中高频消音效果好。 缺点：电阻损失大幅增加。 适用范围：适用于压力和噪音高的设备。 在对音响性能要求高的情况下使用。 3.4常用电阻性消声器

13、的类型，5 .声流的优点：能实现高消音、低电阻损失的要求，电阻系数介于板式和折板式消声器之间。 缺点：加工复杂，成本高。 适用范围：适用于大截面流通管路，对阻力损失要求严格的情况。 3.4常用抵抗性消音器的类型，6 .室式的优点：消音频带宽，消音量大。 缺点：电阻损失大，占有空间也大。 适用范围：一般适用于有空间、低速给排风的情况。 3.4常用抵抗性消音器的类型，7 .迷宫式的优点：可用于流量大、流速低、消音量高的场合。 缺点：气流速度不要太大。 不那样做的话，电阻损失会变大。 适用范围：对电阻损失要求严格的情况。 3.4常用电阻性消声器的类型，8 .盘式优点：电阻小、体积小、重量轻、安装简单

14、、轴向尺寸小。 缺点：结构复杂，制作成本高，截面计算复杂。 适用范围：用于锅炉鼓风机的吸气口消音、各种鼓风机的吸气口或管道开口端。 隔音罩，室顶部散热消音器风口。 3.4常用抵抗性消音器的类型，9 .弯头式的优点：结构简单，体积小，占地面积小，在通风空调工程中适用了普遍的缺点：扩大了气流阻力的适用范围：改变管道方向等，4抵抗性消音器、抵抗性消音器不需要使用多孔质吸音材料，高温、耐湿的流速大，清洁常用电阻性消音器的类型1 .扩张室式消音器2 .谐振式消音器3 .干涉式消音器，4.1扩张室消音器(膨胀式消音器)，1 .消音原理：声波在管截面急剧扩张(或收缩)，通道内的声阻抗急剧变化，声波的传播方向

15、发生变化，管内发生反射、干涉等现象2 .消音量的计算： (单节)其中，m=S2/S1=S2/S3称为消音器扩展比，l为扩展室长。 s消音器的气流通路截面积m2，k-变换系数3 .频率特性：当：4.1扩张室消音器(膨胀式消音器)，单节扩张室消音器频率特性曲线，4.1扩张室消音器(膨胀式消音器)，4 .改善消音特性的方法：单节扩张室的主要缺点是kl=n，音响解决方法是多个扩展室串联连接：各节的通过频率不同，提高消音量。 插入内管：在扩张室两端插入了l/2和l/4的管，分别消除了n为奇数和偶数的通过频率。4.1扩张室消声器(膨胀式消声器)、两个扩张室消声器的频率特性曲线、4.1扩张室消声器(膨胀式消

16、声器)、5 .上下限截止频率：扩张室断面的增大也同样存在高频声波的窄束传播不良，因此上线频率：对低于某频率的声波也失去消音作用，下限频率4.2共振式消音器存在的1 .消音原理：利用共振吸音的原理，在声波的作用下管壁空气柱振动，振动时，空气柱与空洞壁摩擦，一部分声能变成热能而消散的同时，声阻抗的突变使声波产生反射和干涉现象，声能衰减系统固有频率和声波频率共振时，消耗的声音能量最多，消音量最大。 2 .消音量的计算：声阻抗的突变使声波产生反射和干涉现象，声能衰减。 系统固有频率和声波频率共振时，消耗的声音能量最多，消音量最大。 3 .谐振频率：某频带内的消音量：八分之一八度、fr-谐振频率V-腔体

17、积S-气流通路的截面积G-传导率； K-消音系数、t-共振空洞钢板的厚度； S0-开孔面积； d-开孔径； n-开孔数、4.2谐振式消音器、4 .改善消音性能的方法：选定大k值，增加声阻的多节谐振器串联连接，谐振频率相互错开。 5 .上限截止频率：4.2谐振式消声器，6，设计注意事项考虑设计方案时，要注意以下条件： (1)谐振器的几何尺寸小于谐振频率波长的1/3。 在谐振频率高的情况下，这种条件难以被满足，不能将谐振器视为集中参数系统，并且应该考虑声波在腔内的传播特性。 (2)穿孔位置集中在谐振消音器的中部，穿孔范围小。 相邻各孔间的孔的中心间距离一般为孔径的5倍。 如果穿孔数多，穿孔范围就集中在中心和孔心的距离大于孔径的5倍这两个要求上，经常发生矛盾。 在这种情况下，可以将空洞分割成几个段来分布穿孔的位置。 (3)谐振消声器的消音频率范围也存在高频故障的问题。 在谐振消音器的上限截止频率下验证消音器设计，4.3干涉式消音器，1 .消音原理：通过相干声波的相互抵消作用实现消音目的。 2 .分类：被动(被动)消声器和主动(能动)消声器两种。 3 .特征：具有显着的频率选择性，5