1、第四章第四章 噪聲控制技術消聲噪聲控制技術消聲Chapter 4 Technology of noise reductionsound attenuation By Wang Zhiquan1;.2v二、抗性消聲器二、抗性消聲器v與阻性消聲器的消聲機理完全不同。與阻性消聲器的消聲機理完全不同。 消聲原理：它不使用吸聲材料，而是依靠管道截面的突變或旁接共振腔等在聲傳播過消聲原理：它不使用吸聲材料，而是依靠管道截面的突變或旁接共振腔等在聲傳播過程中引起阻抗改變而產生聲能的反射、干涉及共振吸聲來降低消聲器向外輻射的聲程中引起阻抗改變而產生聲能的反射、干涉及共振吸聲來降低消聲器向外輻射的聲能，達到消聲

2、的目的。能，達到消聲的目的。 阻性消聲器是利用能量轉換，而抗性是利用聲能轉移來降低消聲器出口處的聲能。阻性消聲器是利用能量轉換，而抗性是利用聲能轉移來降低消聲器出口處的聲能。3v特點：具有良好的消除低頻噪聲的性能，而且能在高溫、高速、脈動氣流下工作。特點：具有良好的消除低頻噪聲的性能，而且能在高溫、高速、脈動氣流下工作。v消聲的頻率特性：消聲頻帶窄，具有低、中頻消聲性能，對高頻聲效果較差。消聲的頻率特性：消聲頻帶窄，具有低、中頻消聲性能，對高頻聲效果較差。v型式：擴張室式、共振腔式、微穿孔板式。除微穿孔板式具有寬頻帶消聲特性，其型式：擴張室式、共振腔式、微穿孔板式。除微穿孔板式具有寬頻帶消聲特

3、性，其余頻率選擇性較強，適用于窄帶和中低頻噪聲的控制。余頻率選擇性較強，適用于窄帶和中低頻噪聲的控制。4v1.1.擴張室式消聲器擴張室式消聲器v也稱也稱“膨脹室消聲器膨脹室消聲器”，它是由突變界面的管和室組成，它是利用通道截面的突然，它是由突變界面的管和室組成，它是利用通道截面的突然擴張（或收縮）造成管道內聲阻抗突變，使沿管道傳播的某些頻率的聲波通不過消擴張（或收縮）造成管道內聲阻抗突變，使沿管道傳播的某些頻率的聲波通不過消聲器而反射回聲源去，由于聲波通不過消聲器也就傳不出來，從而達到消聲的目的。聲器而反射回聲源去，由于聲波通不過消聲器也就傳不出來，從而達到消聲的目的。5v該種消聲器是由管和室

4、兩種基本元件組成的，最基本的形式是單節擴張室式消聲器，該種消聲器是由管和室兩種基本元件組成的，最基本的形式是單節擴張室式消聲器，但工程中常采用多室。但工程中常采用多室。s1s2l6v聲波在管道中傳播時，截面積的突變會引起聲波的反射，使透射聲能降低。如下圖：聲波在管道中傳播時，截面積的突變會引起聲波的反射，使透射聲能降低。如下圖：當聲波沿截面積為當聲波沿截面積為S1和和S2相接的管道傳播時，相接的管道傳播時，S2管對管對S1管來說是附加了一個聲負管來說是附加了一個聲負載，在接口平面上將產生聲波的反射和透射。載，在接口平面上將產生聲波的反射和透射。S1S27vs2/s1m，抗性消聲器的擴張比；，抗

5、性消聲器的擴張比； 管道擴張管道擴張m倍和收縮倍和收縮m倍，其消聲作用是相同的，在工程中為了減少對氣流的阻倍，其消聲作用是相同的，在工程中為了減少對氣流的阻力，常用擴張管。力，常用擴張管。vL消消：消聲量，：消聲量，dBvk=2/：波數，不同：波數，不同k值相當于不同頻率值；值相當于不同頻率值；vl：擴張室消聲器的長度，：擴張室消聲器的長度，m；BklmmLdsin1411lg1022消8v分析：分析：L消消大小由大小由m決定，決定， L消消是是m的增函數，頻率特性由的增函數，頻率特性由l決定，據此，設計擴張室決定，據此，設計擴張室消聲器需注意兩點：消聲器需注意兩點：vA、m要合理選擇，要合理

6、選擇，m值較大時，值較大時， L消消增加，在實際工程中一般取增加，在實際工程中一般取9m 16，最大，最大不超過不超過20，最小不小于，最小不小于5。vB、 l要合理選擇。因為消聲頻率由要合理選擇。因為消聲頻率由 l決定的，要改變消聲器的頻率特性，需要調整決定的，要改變消聲器的頻率特性，需要調整l 的長度，當的長度，當l增加，消聲頻率移向低頻。增加，消聲頻率移向低頻。9v單節擴張式消聲器的主要缺點是當單節擴張式消聲器的主要缺點是當kl=n處，傳聲損失總是降為處，傳聲損失總是降為0 0，也就是說存在許，也就是說存在許多通過頻率。解決辦法：多通過頻率。解決辦法：1 1、將單節擴張式改為內插管式，如

7、左圖：、將單節擴張式改為內插管式，如左圖：2 2、設計多節擴張室，使每節具有不同的通過、設計多節擴張室，使每節具有不同的通過頻率，將它們串聯起來。（注意：各節距離頻率，將它們串聯起來。（注意：各節距離很近時，互相間有影響，并不是各節消聲量很近時，互相間有影響，并不是各節消聲量相加。）相加。）10v2、共振式消聲器、共振式消聲器v消聲原理：該系統實質上是共振吸聲結構的一種應用，管壁小孔中的空氣類似活塞，消聲原理：該系統實質上是共振吸聲結構的一種應用，管壁小孔中的空氣類似活塞，具有一定的聲質量；密閉空腔類似空氣彈簧，具有一定的彈性，當聲波傳到腔口時，具有一定的聲質量；密閉空腔類似空氣彈簧，具有一定

8、的彈性，當聲波傳到腔口時，在聲波的作用下，空氣柱產生振動，振動時與腔口壁的摩擦使一部分聲能轉化為熱在聲波的作用下，空氣柱產生振動，振動時與腔口壁的摩擦使一部分聲能轉化為熱能而耗散；同時由于聲阻抗的突變而使聲波發生反射和干涉現象，導致聲能衰減；能而耗散；同時由于聲阻抗的突變而使聲波發生反射和干涉現象，導致聲能衰減；當體系固有頻率與聲波頻率發生共振時，消耗的聲能最多，消失量最大。當體系固有頻率與聲波頻率發生共振時，消耗的聲能最多，消失量最大。11v可見，該類型的共振吸聲器只是在其共振頻率附近有最大消聲量，而當偏離共振頻可見，該類型的共振吸聲器只是在其共振頻率附近有最大消聲量，而當偏離共振頻率時消聲

9、效果迅速下降；也就是說共振腔消聲器只在一個狹窄的頻率范圍內寸有率時消聲效果迅速下降；也就是說共振腔消聲器只在一個狹窄的頻率范圍內寸有較好的消聲性能；因此，只適于消除在某些頻率上帶有峰值的噪聲。較好的消聲性能；因此，只適于消除在某些頻率上帶有峰值的噪聲。12v共振頻率：當聲波波長大于共振式消聲器的最大尺寸的共振頻率：當聲波波長大于共振式消聲器的最大尺寸的3倍時，共振頻率為：倍時，共振頻率為： 式中：式中：c為聲速；為聲速；V為空腔體積；為空腔體積；G為傳導率，量綱為為傳導率，量綱為L；S0為孔徑面積；為孔徑面積；d為小孔直為小孔直徑；徑；t為小孔頸長。為小孔頸長。VGcfr2)8.0(48.02

10、0dtddtSG13v實際工程中，共振消聲器很少開一個孔的，而是由多個孔組成，孔間距要有足夠距實際工程中，共振消聲器很少開一個孔的，而是由多個孔組成，孔間距要有足夠距離，當孔心距為小孔的離，當孔心距為小孔的5倍時，各孔間互不干涉，總的傳導率等于各個孔的和。忽略倍時，各孔間互不干涉，總的傳導率等于各個孔的和。忽略共振結構聲阻的影響，單腔共振消聲器對頻率為共振結構聲阻的影響，單腔共振消聲器對頻率為f的聲波的消聲量為：的聲波的消聲量為：式中：式中：通道橫截面積通道橫截面積(m); 聲波的激發頻率聲波的激發頻率(H); 共振頻率共振頻率H)。消L14v上式是計算單一頻率的消聲量，實際中噪聲源是連續的寬

11、頻噪聲常需要就算某一頻上式是計算單一頻率的消聲量，實際中噪聲源是連續的寬頻噪聲常需要就算某一頻帶內的消聲量，此時可簡化為：帶內的消聲量，此時可簡化為：對倍頻程對倍頻程對倍頻程對倍頻程消LBKLd21lg102消BKLd191lg102消15v改善消聲性能的方法：該消聲器的優點是特別適宜低、中頻成分的突出的氣流噪聲改善消聲性能的方法：該消聲器的優點是特別適宜低、中頻成分的突出的氣流噪聲的消聲，且消聲量大。缺點是當聲波頻率等于共振頻率時，消聲量很大，當偏離時，的消聲，且消聲量大。缺點是當聲波頻率等于共振頻率時，消聲量很大，當偏離時，迅速下降，消聲頻帶范圍窄。迅速下降，消聲頻帶范圍窄。16v1.增加

12、聲阻。在共振腔中填充一些吸聲材料，都增加聲阻。在共振腔中填充一些吸聲材料，都可以增加聲阻使有效消聲的頻率范圍變寬，但會可以增加聲阻使有效消聲的頻率范圍變寬，但會使共振頻率處的消聲量有所下降。使共振頻率處的消聲量有所下降。v2.多節共振腔串聯。把具有不同共振頻率的幾節多節共振腔串聯。把具有不同共振頻率的幾節共振腔消聲器串聯，并使其共振頻率互相錯開，共振腔消聲器串聯，并使其共振頻率互相錯開，可以有效的展寬消聲頻率范圍。可以有效的展寬消聲頻率范圍。17v共振消聲器的設計程序共振消聲器的設計程序v1.根據要消除的主要頻率和消聲量，確定相應的根據要消除的主要頻率和消聲量，確定相應的k值；值；v2.確定確

13、定k值后，求出共振腔的體積和傳導率；值后，求出共振腔的體積和傳導率；v3.設計消聲器的幾何尺寸；設計消聲器的幾何尺寸；v4.共振消聲器也有高頻失效問題，其上下限截止頻率也可用下式估算。共振消聲器也有高頻失效問題，其上下限截止頻率也可用下式估算。D22. 1cf上11V2Slcf下18v3 3、微穿孔板消聲器、微穿孔板消聲器v消聲原消聲原 理：理：微穿孔板消聲器是在共振式吸聲結構的基礎上發展而來的，其特點是不微穿孔板消聲器是在共振式吸聲結構的基礎上發展而來的，其特點是不用任何多孔吸聲材料，而是在薄的金屬板上鉆許多微孔，實質上是用任何多孔吸聲材料，而是在薄的金屬板上鉆許多微孔，實質上是利用微穿孔板

14、吸利用微穿孔板吸聲結構制成的共振式消聲器。聲結構制成的共振式消聲器。19v微穿孔板消聲器的板材一般用厚微穿孔板消聲器的板材一般用厚0.200.201.0mm1.0mm鋁、鋼板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板、膠鋁、鋼板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板、膠合板等制作，所以具有耐高溫、防潮、防火、防腐等特性。合板等制作，所以具有耐高溫、防潮、防火、防腐等特性。v微孔的孔徑一般在微孔的孔徑一般在1mm1mm一下，為加寬吸收頻帶，孔徑盡量做小，但是會受到工藝限一下，為加寬吸收頻帶，孔徑盡量做小，但是會受到工藝限制，同時微孔易堵塞，故常用孔徑為制，同時微孔易堵塞，故常用孔徑為0.500.501.0mm1.0mm，穿孔率一般為，

15、穿孔率一般為1%1%3%3%。20v微穿孔板消聲器由于孔徑很小，開孔率低，腔體大，聲阻大，對低頻消聲效果顯著。微穿孔板消聲器由于孔徑很小，開孔率低，腔體大，聲阻大，對低頻消聲效果顯著。若采用穿孔率不同的雙層微孔板消聲器，使兩層共振頻率錯開，則可在很寬頻帶范若采用穿孔率不同的雙層微孔板消聲器，使兩層共振頻率錯開，則可在很寬頻帶范圍內獲得良好的消聲效果。圍內獲得良好的消聲效果。v微穿孔板是高聲阻，低聲質量的吸聲元件，在高速氣流下比阻性消聲器的消聲性能微穿孔板是高聲阻，低聲質量的吸聲元件，在高速氣流下比阻性消聲器的消聲性能好得多。若要求有同樣的消聲量，微孔板消聲器可比阻性消聲器體積大大縮小，阻好得多

16、。若要求有同樣的消聲量，微孔板消聲器可比阻性消聲器體積大大縮小，阻力損失也比一般阻性消聲器小得多。力損失也比一般阻性消聲器小得多。21v如何進行如何進行微穿孔板消聲器的選型呢？微穿孔板消聲器的選型呢？v如果要求阻損小，一般可采用直通式；可以有些阻損時，可采用聲流式或多室式；如果要求阻損小，一般可采用直通式；可以有些阻損時，可采用聲流式或多室式；如果風管中氣流速度在如果風管中氣流速度在5050100m/s100m/s之間，則應在消聲器入口端加上一節變徑管接頭，之間，則應在消聲器入口端加上一節變徑管接頭，以降低入口流速，當流速很低時，可以適當提高一些進入消聲器內的流速，以便適以降低入口流速，當流速

17、很低時，可以適當提高一些進入消聲器內的流速，以便適當減小消聲器的尺寸。當減小消聲器的尺寸。22v三、阻抗復合式消聲器三、阻抗復合式消聲器v消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當結構復合起來而構成的。可定性地消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當結構復合起來而構成的。可定性地認為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡單的疊加關系）。認為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡單的疊加關系）。v嚴格地說，當聲波波長較長時，阻與抗復合以后因耦合作用而有干涉等因素的影響，嚴格地說，當聲波波長較長時，阻與抗復合以后因耦合作用而有干涉等因素的影響，使聲波的傳播過程極為復雜。在實際中，阻抗復合

18、消聲器的消聲值通常由實驗或實使聲波的傳播過程極為復雜。在實際中，阻抗復合消聲器的消聲值通常由實驗或實際測量確定。際測量確定。2324v型式：阻性擴張室復合型；型式：阻性擴張室復合型； 阻性共振腔復合型；阻性共振腔復合型； 阻性擴張室共振腔復合型等。阻性擴張室共振腔復合型等。v消聲的頻率特性：具有低、中、高頻消聲性能。消聲的頻率特性：具有低、中、高頻消聲性能。25v四、排氣放空消聲器四、排氣放空消聲器v排氣放空噪聲一般是由高速氣流流動的不穩定性所產生，流動的氣流一般具有高溫、排氣放空噪聲一般是由高速氣流流動的不穩定性所產生，流動的氣流一般具有高溫、高壓、高流速的特點，它是化工、石油、電力、冶金等

19、工業生產中的重要噪聲源，高壓、高流速的特點，它是化工、石油、電力、冶金等工業生產中的重要噪聲源，其排放的噪聲具有強度大、頻譜寬且噪聲影響范圍大的特點。其排放的噪聲具有強度大、頻譜寬且噪聲影響范圍大的特點。v主要形式有小孔噴注消聲器、多孔擴散消聲器、節流減壓消聲器等。主要形式有小孔噴注消聲器、多孔擴散消聲器、節流減壓消聲器等。26v1 1、小孔噴注消聲器、小孔噴注消聲器v小孔噴注消聲器是一種直徑同原排氣口相同而末端封閉的消聲管，其管壁上開有很小孔噴注消聲器是一種直徑同原排氣口相同而末端封閉的消聲管，其管壁上開有很多的排氣小孔，小孔的總面積一般應大于原排氣孔面積，小孔直徑越小，降低排氣多的排氣小孔

20、，小孔的總面積一般應大于原排氣孔面積，小孔直徑越小，降低排氣噪聲效果也越好。它適用于流速極高的排氣放空噪聲。噪聲效果也越好。它適用于流速極高的排氣放空噪聲。2728v小孔噴注消聲器的原理：從發生機理上減小它的干擾噪聲。噴注噪聲峰值頻率與噴小孔噴注消聲器的原理：從發生機理上減小它的干擾噪聲。噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比，即噴口輻射的噪聲能量將隨著噴口直徑的變小而從低頻移向高頻。口直徑成反比，即噴口輻射的噪聲能量將隨著噴口直徑的變小而從低頻移向高頻。如果孔徑小到一定程度，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。根據此原理，將如果孔徑小到一定程度，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。根據此原理，將一

21、個大噴口改用許多小孔來代替，在保持相同排氣量的條件下，便能達到降低可聽一個大噴口改用許多小孔來代替，在保持相同排氣量的條件下，便能達到降低可聽聲的目的。聲的目的。29v小孔噴注消聲器的設計：小孔噴注消聲器的設計：v小孔間距應足夠大，以保證各小孔的噴注是互相獨立的。否則，氣流經過小孔形成小孔間距應足夠大，以保證各小孔的噴注是互相獨立的。否則，氣流經過小孔形成小孔噴注后，還會匯成大的噴注輻射噪聲，從而使消聲器性能下降。為此，一般小小孔噴注后，還會匯成大的噴注輻射噪聲，從而使消聲器性能下降。為此，一般小孔的空心距為孔的空心距為510倍的孔徑（噴注前駐壓越高，孔心距就越大）。倍的孔徑（噴注前駐壓越高，

22、孔心距就越大）。v為保證安裝消聲器后不影響原設備的排氣，要求小孔的總面積比排氣口的截面積大為保證安裝消聲器后不影響原設備的排氣，要求小孔的總面積比排氣口的截面積大20%60%，因此，相應的實際消聲量要低于計算值。在高壓氣源上采用小孔消聲，因此，相應的實際消聲量要低于計算值。在高壓氣源上采用小孔消聲器，單層器，單層2mm的小孔可消聲的小孔可消聲1621dB，單層，單層1mm可消聲可消聲2028dB。30v2 2、多孔擴散消聲器、多孔擴散消聲器v多孔擴散消聲器是根據氣流通過多孔裝置擴散后，速度與駐點壓力都會降低的原理多孔擴散消聲器是根據氣流通過多孔裝置擴散后，速度與駐點壓力都會降低的原理設計制作的

23、一種消聲器。設計制作的一種消聲器。31v目前，廣泛使用多孔陶瓷、燒結金屬、多層金屬網制成多孔擴散消聲器，用以控制目前，廣泛使用多孔陶瓷、燒結金屬、多層金屬網制成多孔擴散消聲器，用以控制各種壓力排氣產生的氣體動力性噪聲。這些材料本身有大量細小空隙，當氣流通過各種壓力排氣產生的氣體動力性噪聲。這些材料本身有大量細小空隙，當氣流通過消聲器時，氣體壓力降低，流速被擴散減小，相應地減弱了輻射噪聲的強度。同時，消聲器時，氣體壓力降低，流速被擴散減小，相應地減弱了輻射噪聲的強度。同時，這些材料具有阻性材料的吸聲作用，自身也可以吸收一部分聲能。這些材料具有阻性材料的吸聲作用，自身也可以吸收一部分聲能。32v3

24、 3、節流減壓消聲器、節流減壓消聲器v根據節流降壓原理，當高壓氣流通過具有一定流根據節流降壓原理，當高壓氣流通過具有一定流通面積的節流孔板時，壓力得到降低。通過多級通面積的節流孔板時，壓力得到降低。通過多級節流孔板串聯，就可以把原來高壓直接排空的一節流孔板串聯，就可以把原來高壓直接排空的一次大的突變壓降分散為多次下的漸變壓降。排氣次大的突變壓降分散為多次下的漸變壓降。排氣噪聲功率與壓力降的高次方成正比，所以把壓力噪聲功率與壓力降的高次方成正比，所以把壓力突變改為壓力漸變排空，便可取得消聲效果。突變改為壓力漸變排空，便可取得消聲效果。33v4 4、擴散又吸聲消聲器、擴散又吸聲消聲器v高壓排氣口在擴散型消聲器上加一個吸聲過程就構成了抗性與阻性結合的擴散又吸高壓排氣口在擴散型消聲器上加一個吸聲過程就構成了抗性與阻性結合的擴散又吸聲的消聲器，排出的高壓氣體通過二次小孔擴散膨脹，消耗了部分聲能，降低了氣聲的消聲器，排出的高壓氣體通過二次小孔擴散膨脹，消耗了部分聲能，降低了氣流壓力，多孔阻性吸聲材料玻璃絲比短纖維的礦渣棉更耐腐蝕，也比較不容易吹散，流壓力，多孔阻性吸聲材料玻璃絲比短纖維的礦渣棉更耐腐蝕，也比較不容易吹散