weixin 发表于 2017-11-10 14:31

阻性消声器的9种常见形式及其消声性能评价简介

  阻性消声器,一种利用多孔吸声材料来降低噪声的消声器。把吸声材料固定在气流通道内壁或按一定的方式在管道中排列起来,因摩擦阻力和黏滞力将声能转化为热能而散发掉,从而达到消声的目的。其消声原理类似于电路中电功率的电阻损耗,从而得名。阻性消声器适合于消除中、高频噪声,对低频噪声的消声效果较差。因此主要用于通风空调系统管道,机房进排风口,空气动力设计进、排风口的消声降噪。

  阻性消声器的9种常见形式  01、直管式
  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。

  02、片式
  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。

  03、折板式
  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。

  04、迷宫式
  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。

  05、蜂窝式
  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。

  06、声流式
  声流式消声器类似于折板式消声器,只是为了减小阻力,把通道加工成声流式。声流式消声器阻力较低,但是结构较为复杂,加工难度较大。

  07、盘式
  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。
  08、弯头式
  弯头式消声器是一种气流管道弯曲的消声器,多用于房间里的通风空调进风、排风作用。

  09、小室式
  小室式消声器优点是消声频带较宽,消声量较大;缺点是阻力损失较大,占用空间也大,一般适用于低速进、排风消声。

  吸声性能评价  从吸声原理上讲,阻性消声器对中、高频噪声的消除效果较好;但随着频率升高,高频声波的方向性越来越好,集束性越来越强,声波以窄束状通过消声器,而与吸声材料的接触率大大减少,导致消声量明显下降。

  01、消声量计算
  A.N.别洛夫理论计算公式:
  其中,L为消声器气流通道断面周长,m;S为消声器的气流通道截面积,m2;l为消声器的有效长度,m;φ(α0)为消声系数,与材料的法向吸声系数α0(驻波管法)有关 。
  H.J. 赛宾经验公式:
  其中,为无规入射平均吸声系数(混响室法)。

  02、高频失效问题
  把消声量开始下降的频率称为高频失效频率,其经验计算公式为:
  式中,c为声波速度,m/s;D为消声器通道的当量直径,m。

  当频率高于失效频率f失以后,每增加一个倍频带,其消声量约下降1/3,这个高于失效频率的某一频率的消声量可用下式估算:
  式中,R'为高于失效频率的某一倍频带的消声量,dB;n为高于失效频率的倍频带数;R为失效频率处的消声量,dB。

  03、气流影响
  气流对消声器声学性能的影响,主要表现为:
        · 一是气流会引起声传播和衰减规律的变化;
        · 二是气流在消声器内产生“气流再生噪声”;
        · 三是气流通过消声器时,总压会有一定程度的降低,称为气流的阻力损失。

  (1) 气流对声传播规律的影响
  有气流时的消声系数公式:
  折射的影响:
  声波在阻性管道内传播,伴随气流,而气流方向与声波方向一致,则使声波衰减系数变小,反之,声波衰减系数变大。影响衰减系数的最主要因素使马赫数M=v/c,即气流流速与声速的比值。顺流和逆流相比,逆流对消声有利。但是实际中气流流速都不会太高,即使气流流速为30~40米/秒时,M=0.1,对整个消声器的消声性能影响并不大,因此,一般可忽略不计。

  另外,从气流速度引起声波传播折射的现象来看,消声器在排气管道和进气管道也表现不同。气流与声波方向一致时,能有效的吸声;相反时,对消声作用不利。但实际当中气流不是很大,所以,无论从哪一个角度来看,气流对声传播规律的影响都不是很明显的。

  (2) 气流再生噪声的影响
  分析气流再生噪声主要有两点:
        · 一是气流经过消声器时,因结构复杂造成局部阻力和摩擦阻力,而产生一系列湍流,相应地辐射一些噪声;
        · 二是气流激励消声器构件振动而辐射噪声。

  (3) 气流的压力损失
  气流的总压损失与气流的流速平方成正比,并与通道的平直性,以及壁面的粗糙度等因素有关。包括摩擦压力损失、管道突扩处的局部阻力损失、管道突窄部的局部阻力损失、弯头的局部阻力损失。

  来源:声振之家公众号整理自百度文库《消声器》PPT

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