消声降噪工程

消声降噪工程 2.3 消声降噪工程 复习要求 1、熟悉各类消声器的消声机理、特性及其适用范围。 2、掌握各类消声器的设计和应用。 3、了解消声器性能的基本测量方法。 一、阻性消声器 采用消声器降低噪声是主要的噪声控制之一对于大多数以气流噪声为主要噪声源的设备和以气流通道为主要噪声传播途径的场所消声器往往是有效的控制措施。为了有效利用消声器控制气流噪声实施消声降噪工程首先要了解各类消声器的特性和设计方法在噪声源和噪声传播途径识别基础上选择合理的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 1、阻性消声器的分类 阻性消声器的种类和形式很多一般按气流通道的几何形状可以分为直管式、片式、折板式、蜂窝式、迷宫式、声流式、盘式、弯头式等。 1直管式消声器是结构最简单的一种阻性消声器吸声材料直接布置在管道内壁、根据管道的需要可以是圆形或方形。由于只有一个气流通道适合流量不大的情况使用。 2片式消声器适合较大风量和较大管道情况使用。由于把大的管道分成多个尺寸较小的消声通道即可以保持较大的气流通道又增加了气流通道的吸声材料的周长使之具有较好的消声效果。 3折板式消声器是在片式消声器的基础上增加气流通道的长度和弯曲增加噪声和吸声材料的接触时间减少高频噪声的直接投射适当地增加了消声效果但是和片式消声器比较阻力也要增加。 4蜂窝式消声器的结构特点类似于片式消声器只是为了进一步减小每一个消声器通道截面尺寸把整个大的通道分成多个蜂窝式小的消声通道。 5迷宫式消声器是在直管消声器基础上插入一些吸声障板使声波不断的由一个小室绕行到另一个小室从而增加了消声效果特别在中低频率范围当然阻力也要增加。迷宫式消声器中的气流速度不宜太高。 6声?魇较 骼嗨朴谡郯迨较 髦皇俏 思跣?枇Π淹ǖ兰庸こ缮 魇健， 魇较 髯枇 系偷 墙峁菇衔 丛蛹庸つ讯冉洗蟆?7盘式消声器的形状类似圆盘具有较小的长度气流和声波通过圆盘四周辐射适合于在某些情况下现场条件和空间不容许安装较长形状的消声器。 8弯头式消声器是一种气流管道弯曲的消声器多用于通风空调。房间进风、排风中。 2、阻性消声器消声原理和消声值的估算方法 阻性消声器的消声原理是利用声阻进行消声的。在计算消声量时主要考虑声阻对声波的作用而忽略声抗的影响。阻性消声器一般是利用多孔吸声材料来制作当声波通过敷设有吸声材料的管道时声波将激发多孔材料中众多小孔内空气分子的振动由于阻力和黏滞力的作用使一部分声能转换为热能耗散掉从而达到消声目的。 阻性消声器的中、高频消声性能较好而低频效果较差。适当地增加吸声材料的厚度和容重选用较低穿孔率的护面结构也能改善低频的消声性能使之具有宽频带的消声效果。 直管式消声器是阻性消声器中应用较广的消声量的计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 很多实际中由于吸声材料的吸声系数比较容易测得常借助吸声系数对消声量进行近似计算。计算公式主要有两个一个是赛宾公式一个是彼洛夫公式。这两个公式都是在没有气流的条件下根据声波的管道中的传播并结合一定的实践推导出来的半经验公式。在低、中频时计算值与测值符合较好在高频时往往计算值高于实测值。 1赛宾Sabine公式 4.11.05SPlL 式中P—消声器通道断面周长ml—消声器有效长度mS—消声器通道横截面积2m—吸声材料无规入射平均吸声系数。 当管道形状是圆形或长短边之比小于2的矩形时吸声系数在0.20.4范围内上式的计算误差小于10非上述情况计算值要大于实测值。 一般资料所给的吸声系数均指垂直入射吸声系数0应先由0确定再计算消声量。 2彼洛夫BeJIoB公式 SPlL0 式中P—消声器通道断面周长ml—消声器有效长度mS—消声器通道横截面积2m0—和法向吸声系数0有关的消声系数其关系如下 00011114.34 在阻性消声量的计算中更多地 采用彼洛夫公式。阻性消声器的消声量首先同吸声材料的声学性能有关材料的吸声性能越好消声量就越大。同时还与消声器的尺寸有关消声量正比于消声器的长度与截面周长与横截面积成反比。在设计消声器时尽可能选用吸声性能好的多孔材料要详细计算通道有关几何尺寸。对于同样截面的通道可因其几何形状的不同而有不同的P/S值。因此在确定通道截面的几何形状时应尽量选择P/S比值较大的几何形状。 3、上限失效频率及其控制 阻性消声器的气流通道截面不宜过大对于一定截面积的气流通道当入射声波频率高至一定限度时相应的声波波长与气流通道宽度或直径相比较短声波将以窄束形式沿通道传播不与或很少与吸声饰面作用导致了消声器的消声量明显降低。图5-2-44是气流通道间距为400mm时不同长度的消声器的消声频率特性。从图上可以看出在2000Hz以上的高频区域尽管其他参数没变材料的吸声系数还增加但消声量已有明显下降。我们把产生这一现象所对应的频率定义为上限失效频率也称之为高频失效频率用cf表示可以按下式进行计算 Dcfc85.1 式中c——声速m/sD——气流通道平均尺寸m。 从上式可以看出在声速一定条件下消声器的通道平均尺寸通道宽度或直径决定了它的上限失效频率在大于cf上的频率范围内消声器的消声量有明显下降。 在频率高于上限失效频率时频率越高消声量下降越高高于上限失效频率的消声量降低值可以用下式进行估算 LnL33 式中L——高于上限失效频率的某倍频带的消声量dBn——高于上限失效频率的倍频带数L——上限失效频率处的消声量dB。 在进行消声器的设计时对于小流量的细管道可采用直管式消声器。但当流量较大时通道面积也较大相应的上限失效频率较低导致了调频区域消声效果很差其结果是消声器总的消声量也不会很高。在这种情况下要想增加直管式消声器的消声量只能设法增加吸声饰面的表面积也就是增大通道截面的周长或者增加消声器的长度。当然从公式中也可以看出减少通道的截面积也可以增加消声量但却会由于流速的增加而引起加大阻力的损失。若要在比较宽的频带范围内获得足够大的消声量可以采用片式或蜂窝式消声器结构把大的消声器通道分成若干小的通道每个通道的截面积小了提高了上限失效频率同时增加了吸声面的表面积而增大了消声量。 片式消声器的消声量和通道的宽度有关保证通流面积不变情况下通道宽度越小消声量越大。 在通道宽度确定之后片式消声器的气流通道高度和通道数目直接影响消声器空气动力指标的好坏。一般通道宽度可取100250mm吸声层厚度可取50100mm。 直角弯道消声器就是利用在弯头通道的内壁衬贴吸声材料来达到提高中、高频消声目的。 4、阻性消声器的设计 1确定消声量 根据法规、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 及声源确定消声器所需的消声量。在大多数情况下消声量是以A计权声级计算。参照相应的NR曲线确定各倍频带或1/3倍频带需要的消声量。 2选定消声器的结构形式 根据消声器的流量和允许的流速大小一般情况下流速控制决定于阻力要求和消声器消声量要求确定所需要的通流面积然后根据通流面积的大小来选定消声器的结构形式。按照一般的常规设计通道的当量直径小于300mm时可选用单通道直管式当通道当量直径大于300mm而小于500mm时应在通道中加设吸声层或吸声芯消声器的有效通流面积要扣除吸声层或吸声芯所占面积以避免由于流速增加而引起的不良影响当直径大于500mm时当考虑采用片式、蜂窝式等其他形式的消声器。 3选用吸声材料 吸声材料声学性能的好坏是决定消声器声学性能的重要因素。除首先考虑其声学性能外还需考虑消声器的实际使用条件。在高温、潮湿、有腐蚀气体等特殊环境中使用的消声器应考虑吸声材料的耐热、防潮、抗腐蚀性能。 4决定消声器长度 在通道截面确 定后增加消声器的长度可以提高消声量。消声器的长度主要根据声源强度和具体的降噪要求决定还应注意现场有限空间所允许的安装尺寸。 5选择吸声材料的护面结构 由于消声器中一般要通过具有一定流速的气流所以必须采用护面结构固定和保护吸声材料。 二、扩张室消声器 扩张室消声器是抗性消声器的主要形式之一。抗性消声器和阻性消声器不同它不使用吸声材料而是利用各种不同形状的管道、腔和室进行适当的组合提供管道系统的阻抗失配使声波产生反射或干涉现象从而降低由消声器向外辐射的声能。抗性消声器的性能和管道结构形状有关一般选择性较强适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。 1、消声原理及分类 扩张室消声抗性消声器最常用的结构形式也称膨胀式消声器。其主要消声原理是利用管道的截面突变引起声阻抗变化使得一部分沿管道传播的声波反射回声源同时通过腔、室和内接管长度的变化使得向前传播的声波与在不同管截面上的反射波之间产生180的相位差相互干涉从而达到消声的目的。 按其通道的结构形式扩张室消声器可分为单腔式、孔形式、锥形式、带外连接管的双节式、带内连接管的双节式五种基本形式。 2、扩张 单腔扩张室消声器 如果只考虑扩张室本身的特性单腔扩室消声器消声量的计算 1 张室消声器的传递损失可以采用下式计算 12221220TLlg10sin1cos1lg10mmklmmklmmD 式中l—扩张室长度mm—扩张比2211120///SSmSSmSSmS—扩张室截面积m2 1S—进气管截面积m2 2S—出气管截面积m2 k—波数1/2mk。 多数情况下扩张室消声器的进、出气口管径是一样的mmm21。 5-2-48给出的是不同m值的单节扩张室消声量表达式为 sin1411lg1022TLklmmD 图 消声器传递损失曲线。传递损失是一个周期性函数。当1sin2kl时消声量为最大值此时上式可写成1411lg10D2TLmm 由1sin2kl和0sin2kl可以计算出消声器的最大消声频率和通过频率无衰减 为了消除某一特定频率的噪声可适当选择扩张室的长度以使消声器在该频率上有最大消声量。 2外连接管双腔扩张室消声器 为了改进扩张室消声器的性能经常把两节扩张室消声器用一定长度的连接管联结起来。带外连接管的双腔扩张室消声器的传递损失为 lg102121TLBAD 3内连接管双腔扩张室消声器 内连接管双腔扩张室消声器的传递损失为 lg102222TLBAD 4孔形扩张室消声器 孔形扩张室消声器的传递损失可按下式计算 41lg1021TLakSD 5锥形式扩张室消声器 在有些情况不允许使用管道横截面突然收缩和膨胀的消声器可以使用锥形过渡管室它的原理和一般扩张室消声器相同。传递损失按图5252计算。 3、扩张室消声器的设计 1消声器基本结构的选择 单腔扩张室在实际应用中比较少为了在较宽的频率范围内有较好的消声效果通常把多节不同的扩张室消声器用不同长度的插入管串联起来。多节组合的扩张室消声器的传递损失可以先分别计算各单腔扩张室消声器的传递损失再进行算术叠加。当然由于各个扩张室之间存在耦合现象总的消声量并不等于算术叠加值但作为定性还可以采用。 通过多节扩张室的串联组合可以改善整个消声频率特性同时还可以提高总的消声量。 由于消声器通道截面的突然扩张和收缩将会增大扩张室消声器的阻力损失为了改善其空气动力性能常借助穿孔管将扩张室的插入管连接起来。 在实际应用设计中有时为了减少体积把多个扩张室消声器单元通过串联和并联等方式合理的组合满足声学指标和空气动力性能指标。 2上、下限截止频率的控制 扩张室消声器的消声量随着扩张比的增大而增加为获得较大的消声量就要增大扩张比。可以通过两个途径达到目的一是增加扩张室的截面积二是缩小进、排气管的口径。而后者将受到流速、压力损失等因素的限制对于前者也不能 无限度地增大。基于平面波理论当扩张室的横截面积过大时波长很短的高频声波以窄声束形式从消声器通道中部通过类似阻性消声器的高频失效频率那样将导致消声量急剧下降。扩张室消声器的上限截止频率可用下式计算 Dcfh22.1 式中c——声速m/sD——扩张室直径对于面积为S的矩形截面SDm。 扩张室的截面积越大消声上限截止频率越低即消声器的有效消声频率范围越窄。因此扩张比不能盲目地选择太大要兼顾消声量和消声频率两个方面。 为了解决上限截止频率的影响可以用一组并联的小通道代替一个大通道在每个小通道上设计安装消声器这样即可在有足够扩张比的条件下使扩张室截面不致过大从而在较宽的频率范围内有较大的消声量。此外也可以错开扩张室进、出口管的轴线。 在低频范围外来声波的频率与扩张室和连接管构成的声振系统的共振频率相近时会使声音放大。扩张室消声器还存在一个下限截止频率。 VlScfl 式中S—连接管的截面积m2V—扩张室容积m3 l—连接管的长度mc—声速 m/s。 3扩张室消声器的设计程序 ?根据声源的频谱特性合理地选择最大消声频率并以此来确定各个扩张室及其插入管的长度。 ?根据所需的消声量确定 对所设计的消声器结构进行上、消声器的扩张比m给出扩张室截面的几何参数。 ? 下限截止频率的验算判定其是否在所需消声频率范围之外如果是在所需范围之内则应重新修改设计方案。 三、共振腔式消声器 1、消声原理及分类 共振腔消声器也是抗性消声器的一种主要形式。它是利用共振吸声原理进行消声的最简单的共振消声器是单腔共振消声器。一个封闭的容积通过一个导管或多个小孔与气流通道相连即可组成一个共振系统。孔径中的空气柱类似一个活塞具有一定的声质量空腔类似一个弹簧具有一定的声顺空气柱振动时壁面的摩擦阻尼产生了一定的声阻整个系统类似接上一个旁支滤波器。当声波入射到共振腔口时因声阻抗的突然变化一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下孔径中的空气柱产生振动振动时的摩擦阻尼又使一部分声能转换为热能而耗散掉。这样有少量声能辐射出去从而达到了消声的目的。 共振腔消声器按其几何形状为旁支型和同轴型。旁支型是指在管道侧壁设置共振结构同轴型是指在管道的周围通过很多小孔设置共振结构在工程上同轴型共振腔消声器使用更为广泛。 2、共振腔消声器消声量的计算 一般情况下如果共振腔的孔径附近没有阻性声学材料时其声阻很小在忽略了共振腔的声阻后通过声压连续和体积速度连续方程可以计算单腔共振消声器的传递损失。 当声波波长大于共振腔消声器的最大尺寸的3倍时其共振吸收频率为 VGcfr2 或tVnScfr02其中8.00dtSG对于多孔8.08.08.0200dtdndtnSdtnSG 式中c声速0S孔径截面积V共振腔体积t穿孔板厚度d小孔直径n小孔数量8.00dtSG传导率具有长度量纲的物理量。 引入SGVK2与消声量有关的无量纲值S通道截面积。 对于倍频带消声量为 21lg102KDTL 对于1/3倍频带消声量为 201lg102KDTL 3、共振腔消声器的设计 在共振腔消声器中同轴式共振腔消声器即在气流通道的一定位置上局部打一定排列的孔与共振腔相连使用最为广泛。 按以下步骤进行设计 1根据要消除的主要频率和所要求的消声值倍频程或1/3倍频程确定相应的K值。 2确定K值后按21lg102KDTL、201lg102KDTL所确定的关系求出共振腔的体积和传导率。 3在容积和传导率确定后即可设计消声器的具体几何参数。对于确定的共振容积来说可以有多种不同的几何形状和尺寸对于同样的传导率数值也可以有多种孔径、板厚、穿孔数的组合。 设计时的注意事项 ?共振腔的尺寸应小于共振频率相应波长的1/3以保证共振腔可以视为集中参数元件。 ?穿孔位置应集中共振腔的中部所占范围应小于共振频率波长的1/12。穿孔不能过密或 过稀避免传导率的降低及声波的干涉。孔心距应大于或等于孔径的5倍。 共振腔消声器的优点是特别适用于低、中频成分突出的噪声且消声量也比较大这恰恰是一般阻性消声器的?醯恪,淙钡闶窍 肷 挠行 德史段д 绻 黾庸舱窠峁沟纳 杩梢允实崩?褂行 德史段А,诠舱袂恢性黾右恍?洗蟮牟牧先缍嗫孜 牧匣蛟诳拙贝μ 《 干 牟牧先缦宋 嫉取,谑导使こ讨幸簿 ,捎枚嘟诠舱袂淮 姆椒ò蚜礁鲆陨喜煌 舱衿德实墓舱袂淮 悠鹄纯梢杂行У乩?瓜 德史段А?四、阻抗复合式消声器 在实际工程中常遇到的噪声多是宽频带的为了在低、中、高频均获得较好的消声效果可以将阻性、抗性两种结构的消声器复合起来使用使它们取长补短这种结构的消声器即常说的阻抗复合式消声器。 根据不同的消声原理结合具体的现场条件及声源特性通过不同方式的组合即可设计出不同结构形式的阻抗复合消声器。一般情况下抗性部分放在前面入口端阻性部分放在后面特别对于有脉动气流存在的场所。 对于阻抗复合式消声器可以定性地认为是阻性与抗性在同频带内的消声值叠加但定量地讲总的消声值并非是简单的叠加关系。因为声波在传播过程中产生的干涉、反射等声学现象以及声的耦合作用相互影响不易确定简单的定量关系在实际应用中还是用实际测量来了解复合消声器的消声特性。 有时也可以在某些抗性声学元件中敷设吸声材料来提高结构的传递损失例如在扩张室消声器内部敷设一定厚度的阻性吸声层。 五、微穿孔板消声器 微穿孔板消声器是利用微穿孔板吸声结构制成的消声器。在厚度小于1mm的板材金属板或其他板材上开适量孔径为1mm左右的微孔穿孔率一般为13在穿孔板后留有一定的空腔即成为微穿孔板吸声结构。 微穿孔板吸声结构是一种高声阻、低声质量的吸声元件。 微穿孔板消声器的结构形式类似于阻性消声器按气流通道的形状可分为直管式、片式、折板式、声流式等。 微穿孔板消声器的设计方法与阻性消声器基本相同不同之处在于用穿孔板吸声结构代替了阻性吸声材料。其消声量也可参照彼洛夫公式进行计算。在低频范围使用时当声波的波长大于空腔尺寸时可用共振式消声器的消声量公式计算。 为了保证在宽频带有较高的吸声一般均采用双层吸声结构。在多层时空腔厚度可以按不同的吸声频带确定。前后两层空腔的厚度可以相同也可以不同接触气流的第一层穿孔板率可以适当高于后面一层。 为了防止声波在空腔内沿管长方向的传播可以在适当部位加若干横向挡板。 微穿孔板消声器主要有以下一些优点 1空气动力性能好适用于要求阻损小的设备。 2气流再生噪声低可以允许有较高的气流速度。 3不使用阻性吸声材料没有纤维、粉尘的泄漏可用于卫生条件要求严苛的医药、食品等行业。 4穿孔板可用普通金属板制成也可以用不锈钢或铝板制成或者对板材进行防腐处理可用于高温、潮湿、腐蚀或有短暂火焰的环境中。 在选用微穿孔板消声器时如果要求阻损小可以采用直管式如果阻损要求不太严格时也可考虑采用声流式或其他形式的消声器。 六、高压排气消声器 高压排气或放空所产生的空气动力性噪声也称喷注噪声是环境噪声中的强声源之一例如电厂的锅炉放空排气和安全阀、冶金和化工行业的高速高压气体排放等均是这类噪声源。消声器的消声机理是降低气流速度降低排放压力改变喷注的结构。消声器主要采用小孔喷注、多孔扩散、节流降压等形式。 1、节流降压消声器 根据气流降压原理当高压气流通过具有一定通流面积的节流板时压力可以得到降低。通过多级节流孔板的串联就可以将原来高压气体直接排空的一次大的突变压降分散为若干小的渐变压降这两种不同降压下的排放其各自的干扰声功率将有很大差异。节流消声器就是利用这个原理来达到消声目的的。节流 降压消声器各级压力降的关系nsnqPP 式中nP—第n级节流板后的压力PasP—节流板前的压力Pan—节流板级数q—压强比即某节流板后压力与板前压力之比。 2、小孔喷注消声器 小孔喷注消声器的特点是通过很多小的喷口取代一个大的喷口使噪声的主要频率移向高频从而降低可听阈的噪声能量。主要用于空压机排气以及热电厂中不同压力的锅炉蒸气排空。 喷注噪声是宽频带噪声其峰值频率为 dvfp2.0 式中v——喷流速度.