(完整版)排气系统-消声器概要

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4．弯头消声器
直角弯头消声器
阻力损失小的直角弯头
工厂中的输气管道常有弯头。如果在弯头上挂贴吸声
衬里，即构成弯头消声器，会收到显著的消声效果。在高 频范围，有吸声衬里的弯头与同样长的无衬里弯头相比， 其消声效果可高出 10dB 左右。弯头上衬贴吸声材料的长 度，一般取相当管道截面尺寸的 2~4 倍。
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同心式
共振腔消声器的消声量
L 10lg[1 ( GV / 2S )2 ] f / fr fr / f
S — 气流通道的截面积，m2；
V — 空腔体积，m3；
G — 传导率，G S0 / lK , S0为穿孔截面积,lK为孔径的有效长度； f — 入射声波的频率，Hz；
fr — 共振腔的固有频率，，Hz；

S2 S1
l 扩张室消声器的长度；
k 波数，k 2 / 2f / c.
30
L

10
lg[1

1 4
(s21

1 s21
)2
sin
2
k l]
(1)
当
kl

(2n 1)
2
，即 l

(2n 1)

4
时，sin2 (kl)
1
扩张室消声量达到最大值，消声量由下式计算：
（2消）声当量达k到l最Ln大 ，时10的即lg相[l1应n频142率(s时：21，fmassx12in1 )(222(]nkl)1)4c0l ，消声
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注意
但是消声器只能降低空气动力设备的 进、排气口噪声或沿管道传播的噪声， 不能降低空气动力设备的机壳、管壁等 辐射的噪声。
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【作业】 消声器的主要分类有哪 些，原理各是什么？
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第十章 消声器
空气动力汽车 (最高时速可达70公里,1欧元压缩空气可开220公里)
2
3
4
无声手枪
无声手枪又叫微声手枪。它 在射击时并不是一点声音也没 有，只不过声音很小罢了。如 果用无声手枪在室内射击，室 外听不到声音。在一定距离上， 白天看不见火焰，夜晚看不到 火光。
无声手枪的奥妙是在枪管 外面有一个附加的套筒，叫作 消声筒。
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同心式
单腔共振消声器只适于消除在某些频率上 带有峰值的噪声。
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采取多节共振器串联 把具有不同共振频率的 n 节 共振消声器串联起来，并使各个消声器的共振频率互 相错开，能在较宽的频率范围内获得较大的消声量。
多节共振腔消声器
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优缺点
共振腔消声器
具有良好的低、中频消声性能；
共振消声器具有结构简单、消声量大；
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局部阻力损失：气流在结构突变处，如拐弯、 扩张或收缩以及遇到障碍物等局部机构处产生的 阻力损失。
H

V 2
2g
式中为局部阻力系数
消声器总的阻力损失等于摩擦阻力损失和局部 阻力损失之和。即
H＝H＋H
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（3）结构性能
好的消声器除应有好的声学性能和空气动 力性能之外；还应该具有体积小、重量轻、结 构简单、造型美观、加工方便、同时要坚固耐 用、使用寿命长、维护简单和造价便宜等特点。
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（2）空气动力性能
指消声器对气流阻力的大小。
通常用阻力系数或阻力损失来表示，包括摩擦 阻力和局部阻力两部分。
摩擦阻力损失： H

l D
V 2
2g
为摩擦阻力系数；
l为消声器的长度，m；
D为消声器的通道截面等效直径，m；
为气体密度，kgm3g；
V为气流速度，m / s;
g为重力加速度。
成的。它是利用管道截面的突然扩张 ( 或收缩 ) 造成通道
内声阻抗突变，使沿管道传播的某些频率的声波通不过消
声器而反射回声源去。由于声波通不过消声器，也就传不
出来，从而达到消声的目的。
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单节扩张室消声器消声量的计算
L

10
lg[1

1 4
(s21

1 s21
)2
sin
2
k l]
式中
扩张比
:
s21
消声原理 抗性消声器不使用吸声材料，它是利
用管道截面的突变或旁接共振腔，使声波 发生反射或干涉，从而使部分声波不再沿 管道继续传播、达到消声的目的。
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抗 扩张室消声器 性 消 声 器 共振腔消声器
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1．扩张室消声器
声阻抗(z)=介质密度(ρ)×声速(c)
扩张室消声器也称为膨胀室消声器，它是由管和室组
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1.单通道直管式阻性消声器
管式消声器是一种最简单的消声器，它仅在管壁内周 贴上一层吸声材料，故又称“管衬”。特点是制作方便， 阻力小，但只适用于较小的风道，直径一般不大于400mm。 管式消声器仅对中、高频率吸声有一定的消声作用．对低 频性能很差。
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单通道直管式阻性消声器 消声量的计算
• 经验公式
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3．折板式和声流式消声器
折板式
声流式
折板式消声器实际上是片式消声器的变种。为了提高其 高频消声性能，把直片做成折弯状，这样能增加声波在消声 器内反射次数，即增加吸声层与声波的接触机会，从而提高 消声效果。
声流式消声器是由折板式消声器改进的，这种消声器把 吸声层制成正弦波形。与折板式比较，它能使气流通畅流过， 减少阻损。其缺点是加工复杂，造价高。
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（1）声学性能
包括消声量的大小和消声频带范围的宽窄。
插入损失：安装消声器前后在某固定点 处测得的声压级之差。
LIT Lp1 Lp2
10
传声损失：消声器进口端入射声能与出 口端透射声能相比较，入射声与透射声 的声功率级之差。
LTL
10 lg W1 W2

LW1 LW 2
进口声功率级 出口声功率级
列波的波程差
r r2 r1
由相消条件
r (2k 1) / 2
令k=0得r至少应为
r / 2 c / 2 f 0.57m
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有源消声器(干涉式消声器)：
• 原理：基本原理是在原来的声场中，利用电子 设备再产生一个与原来的声压大小相等、相位 相反的声波，使其在一定范围内与原来的声场 相抵消。即借助声波的相互抵消作用消声。
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气流噪声（空气动力性噪声）：是气流的 起伏或气动力产生的噪声。
常见的气流噪声有风机噪声、喷气发动机 噪声、高压锅炉放气排气噪声、内燃机排气、汽 车的排气、鼓风机、通风机、燃气轮机、喷气式 飞机、火箭噪声、螺旋桨噪声、风扇声、空压机 的噪声等主要通过进、排气口以及各类排气放空 装置等向外辐射。
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第十章 消声器
迷宫式消声器的缺点是空间体积大、阻力损失大，故只适于25 在流速很低的风道上使用。
阻性消声器优缺点
能较好地消除中、高频噪声，消声频带 范围较宽；
对低频噪声消声效果较差； 不适合在高温、高湿环境中使用； 在实际应用中被广泛用于消除风机、燃气
轮机等的进排气噪声。
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10.3 抗性消声器
耐高温、耐气体腐蚀；
特别是它对气流的阻力损失很小，可以用于对阻 力损失要求较严的场合；
主要缺点是体积较大，对噪声频率选择性太强；
实际应用中常用于消除空压机、内燃机和汽车排 气噪声。
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10.4 阻抗复合型消声器
阻性消声器在中高频范围内有较好的效果， 而抗性消声器可以有效地降低中低频噪声。 两者结合起来组成阻抗复合消声器，便可在 较宽的频率范围内获得良好的消声效果。
10.1 10.2 10.3 10.4
消声器的概念及其分类 阻性消声器 抗性消声器 阻抗复合型消声器
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10.1 消声器的概念及其分类
一、消声器的概念
消声器 :是一种在允许气流通过的同时，
又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。
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二、消声器性能评价 （1）声学性能 （2）空气动力性能 （3）结构性能
l
l/4
l/2
偶数
奇数
f m in

n
c 2l
2)多节扩张室串联：
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扩张室内插入内接管
扩张室消声器由于通道截面的扩张和收缩，将会使 阻力损失增大，特别是当气流速度较高时，空气动力性 能会变坏。
穿孔管 33
2．共振腔消声器
共振消声器实际上是共振吸声结构的一种应用。
共振腔消声器示意图
共振型消声器的形式是利用管道开孔与共振腔相连接，利 用小孔处的空气柱和空腔内的空气构成了弹性共振系统，当外 界噪声频率和此共振系统的固有频率相同时，小孔中的空气柱 发生共振并与孔壁发生剧烈摩擦，摩擦可以消耗声能，从而达 到消声的目的。
L ( ) P l
S
L 消声器的消声量，dB;
( ) 消声系数，与阻性材料的吸声系数有关.
P 气流通道断面的周长，m； S 气流通道的横截面积，m2； l 消声器的有效长度，m；
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高频失效频率
直管式阻性消声器对中高频率有较好的消 声效果，但就一定截面的消声器来说，当频 率高至某一极限值以后，其消声性能会显著 下降，这时的频率称为高频失效频率。
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5．迷宫式消声器
迷宫式消声器
迷宫式消声器也称室式消声器。在输气管道中途，例如，在 空调系统的风机出口、管道分支处或排气口，设置容积较大的 箱 ( 室 ) ，在它里面加衬吸声材料或吸声障板，就组成迷宫式 消声器。这种消声器除具有阻性作用外，通过小室断面的扩大 与缩小，还具有抗性作用，因此消声频率范围较宽。
c fm 1.85 D
式中，c——声速，m/s；
D——消声器的当量直径，m。（对矩形管道取边长平均值；圆 形管道取直径；其他可取面积的开方值。）
当频率高于失效频率时，每增高一个倍频带其 消声量约下降1/3。
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2．片式和格式消声器
格式消声器
对断面较大的风管可将断面分成几个格子，这就是片 式及格式消声器。片式消声器应用广泛，构造简单，格式 消声器要保证有效断面积不小于风道断面，因而体积较大， 每格的尺寸宜控制在200mm×200mm左右。片式消声器 的片间距一般在100~200mm的范围内，片间距增大时，消 声量会相应地下降。
消声弯头
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其它类型消声器
干涉式消声器原理：
旁道管的长度比主要通道段的长度大半个波长， 或半个波长的奇数倍，这样声波沿通道和旁道管两 条不同的途径在终点汇合，由于相位相反，互相干 涉抵消，从而达到声衰减的目的。
A
B
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图中是干涉型消声器结构的原理图,利用这一结构可以 消除噪声,当发动机排气噪声声波经管道到达点A时,分成 两路而在点B相遇,声波因干涉而相消。如果要消除频率为 300赫兹的噪声，求图中弯道与直管长度差,r=r2-r1至少 应为多少?(设声速为340m.s-1) 解 声波从点A分开到点B相遇,两
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扩散消声器：
适用于流速极高的放空排气
– 小孔喷注消声器：
原理：小喷口代替大喷口，提高喷气速度，使 噪声移到人耳不敏感的范围
气动马达消音器 多孔陶瓷
v f p 0.2 D
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微穿孔板消声器 一般是用厚度小于1mm的纯金属薄板 制作，在薄板上用孔径小于1mm的钻头 穿孔，穿孔率为1％一3％。其消声原理 实质上是一个共振式消声器，对低频消 声效果较显著。
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三、对消声器的基本要求
1、消声性能好；（消声量和频谱特性） 2、气动性能好；（阻力损失等） 3、消声器的结构性能好。（尺寸、价格、 寿命等）
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四、消声器的分类
按消声机理
阻性消声器 抗性消声器
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10.2 阻性消声器
消声原理 阻性消声器的消声原理与多孔性吸声材
料（玻璃纤维、泡沫塑料、烧结金属、烧 结陶瓷等）相似：在气流通道管壁衬以吸 声材料，利用声波在多孔性吸声材料中传 播时通过摩擦将声能转化为热能。
量 L 0 ，表明有些声波可以无衰减地通过消 声器，这是单节消声器的主要缺点所在。
消声器的通过频率为：
c fmin n 2l
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扩张室消声器消声频率的改善
单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多
通过频率，要改善这一不良特性，一是在扩张 室内插入内接管，二是将多节扩张室串联。
1)扩张室内插入内接管：
阻抗复合消声器既有吸声材料，又有共 振腔、扩张室等滤波元件，综合了阻性消声 器和抗性消声器的消声原理。消声效果较好， 适用频率范围宽，高、中、低频都适用。
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常见形式有：阻性—扩张室复合式、阻 性—共振复合式、阻性—扩张室—共振腔 复合式。
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– 阻性共振腔复合消声器
LG25/16—40/7型螺杆压缩机上的消声器的阻性部分是以泡沫塑料为吸声材料，粘 贴在消声器的通道周壁上，用以消除压缩机噪声的中、高频成分；共振腔部分设置在通道 中间，由具有不同消声频率的三对共振腔串联组成，以消除350Hz以下的低频成分。在共 振腔前后两端各有一个吸声尖劈（由泡沫塑料组成），既用以改善消声器的空气动力41 性能， 又利用尖劈加强对高频声的吸收作用，进一步提高消声器的消声效果。