消音器设计计算书
放空消声器计算书
一、已知参数:0.101MPa 3Mpa 339K 0.584m 3/kg 质量流量1618
Nm3/h 2087.22kg/h
450mm 气体密度ρ：
1.29kg/m3二、放空口噪声声压级
162.072783429.7029703
三、消声器参数和消声量计算0.5284.61306076851.584
0.8363520.4415940.2331620.123109P2
P3
P4P5P6633.846971200.4677452273.6134306.0868155.465S1
S2S3S4S5最后一级节流孔板的消声量
24.93191dB(A)
节流板的孔心距取5～1O倍孔径以上，以避免蒸汽扩散后再汇合成大的喷注而产生混合喷注噪声。
最后一层孔板的节流孔直径不宜大于4mm。
2、放空阀前压力接近大气压时，宜选用阻性消声结构；
压降比
所需的节流降压级数N
取整数每一级节流孔板后的压力(Mpa)每一级节流孔板的流通面积(cm2)1、放空阀前压力较高时，宜选用小孔喷注抗性消声和阻性消声复合结构， 消声器的出口压力须在0.185MPa以下；
排气就成为阻塞排空，这时排放口流速达到声速，放空噪声的声功率级符合著名的八次方定律，可得在喷射口90。
方向，离喷口l米处的声压级为：R=P 1/P B
放空阀后气体比容V:
气体流量Q:
放空管直径D:
当放气阀的背压，即消声器的人口压力高于临界压力(P L ／P B ≥ 1.893)时，放空消声器计算书
大气压力P B :
消声器入口压力P 1:
气体温度T:。
放空消声器计算书
一、已知参数:0.101MPa 3Mpa 339K 0.584m 3/kg 质量流量1618
Nm3/h 2087.22kg/h
450mm 气体密度ρ：
1.29kg/m3二、放空口噪声声压级
162.072783429.7029703
三、消声器参数和消声量计算0.5284.61306076851.584
0.8363520.4415940.2331620.123109P2
P3
P4P5P6633.846971200.4677452273.6134306.0868155.465S1
S2S3S4S5最后一级节流孔板的消声量
24.93191dB(A)
节流板的孔心距取5～1O倍孔径以上，以避免蒸汽扩散后再汇合成大的喷注而产生混合喷注噪声。
最后一层孔板的节流孔直径不宜大于4mm。
2、放空阀前压力接近大气压时，宜选用阻性消声结构；
压降比
所需的节流降压级数N
取整数每一级节流孔板后的压力(Mpa)每一级节流孔板的流通面积(cm2)1、放空阀前压力较高时，宜选用小孔喷注抗性消声和阻性消声复合结构， 消声器的出口压力须在0.185MPa以下；
排气就成为阻塞排空，这时排放口流速达到声速，放空噪声的声功率级符合著名的八次方定律，可得在喷射口90。
方向，离喷口l米处的声压级为：R=P 1/P B
放空阀后气体比容V:
气体流量Q:
放空管直径D:
当放气阀的背压，即消声器的人口压力高于临界压力(P L ／P B ≥ 1.893)时，放空消声器计算书
大气压力P B :
消声器入口压力P 1:
气体温度T:。
阻性消声器消声量计算说明
阻性消声器消声量计算说明1.阻性：阻性消声器利用其内部结构的复杂性和细小的孔隙来阻碍声波的传播，从而减少声波的传播路径。
此过程中一部分声能被转化为热能消耗掉，从而降低噪音水平。
阻性消声器的材料和内部结构的设计决定了其阻性。
2.吸声：阻性消声器内部充满了吸音材料，这些材料能够吸收声波的能量，将其转化为微小的振动或热能。
吸声材料通常被设计为多孔状的结构，以增加表面积和接触面，从而提高吸声效果。
消声量的计算通常涉及以下几个步骤：1.确定输入噪声水平：在需要降噪的设备附近测量环境中的噪声水平。
这可以通过声级计等测量设备进行。
2.确定输出噪声水平：在安装了阻性消声器之后，测量输出噪声水平。
同样，可以使用声级计等设备进行测量。
3.计算消声量：消声量可以通过以下公式计算得出：消声量=输入噪声水平-输出噪声水平消声量通常使用负数表示，表示降低了多少噪声水平。
例如，如果输入噪声水平为80dB，输出噪声水平为60dB，则消声量为20dB。
需要注意的是，消声量的计算是在特定频率下进行的，因为不同频率的声波在消声器中的声学表现有所不同。
所以，消声量通常以频率为变量进行评估和报告，以提供更准确的结果。
除了消声量，其他参数如声阻抗和透射损失也可以用来描述阻性消声器的性能。
声阻抗表示声波在消声器内的传播特性，透射损失表示声波通过消声器时的能量损失情况。
综上所述，阻性消声器是一种有效的噪声控制设备，其消声量是衡量其降噪效果的重要指标。
消声量的计算涉及多个参数和因素，包括输入输出噪声水平、声阻抗和透射损失等。
在实际应用中，正确的选择和使用阻性消声器能够显著降低噪声水平，改善工作环境和保护人员的健康。
【精品】消声器设计
噪声污染控制工程设计说明1．0原始资料1．1环境噪声的基本情况某厂一大型离心风机位于工业厂场附近、距风机出口左侧100m处有一座办公楼，右侧及前方为菜地。
由于出气口噪声很高，影响工程技术人员及人们的工作效率；另外，风机房内噪声也很高，但操作者经常呆在隔声间内，故机壳和电机的噪声危害不大，可以不予考虑。
鉴于上述情况，可对排气噪声采取控制措施。
风机、办公楼的平面布置图如图1-0。
图1-0：风机、办公楼的平面布置图在办公楼窗前1m处测得的环境噪声如下表所示：1．2离心风机的基本情况大型离心风机K2－73－02No32F风机的性能参数：功率为2500kw，风量为9500 m3/h，风机叶片数＝12，转数n为600r/min。
出风口为直角扩散弯头，出口呈3 m×3 m的正方形。
在风机排风口左侧45°方向1m处，测得A声级为109dB，其倍频带声压级如下表所示。
1．3有关标准和设计规范说明本设计重所参考的标准同设计规范均以《工业企业噪声设计规范》GBJ87-85、《城市区域环境噪声标准》GB3069-2008为基准。
1．4设计任务1)设计一消声器使得风机排风口左侧45°方向1m 处的A 声级降为75dB 。
2)根据环境标准的要求，检验在办公楼窗前1m 处，根据所采用的消声器能否满足该功能区的声环境要求。
2．0消声器的设计计算2．1消声器的选择阻性消声器是利用气流管道内的不同结构形式的多孔吸声材料吸收声能来降低噪声的消声器。
片式消声器适用风量大，结构简单，中高频消声性能优良，气流阻力也小。
从本设计的风量Q=9500m 3/h 、频率来看，可选定片式的阻性消声器。
2． 2消声量的计算根据ISO 提出的用A 声级作为噪声评价标准，当A 声级Lp 大于75dB （A ）时：5575570Lp NR NR Lp dB=+=-=-=因为 所以根据NR ＝70查NR 曲线，找各倍频处的声压级，将结果写于噪声设计表的第二行 2．3消声器的面积与通道结构的确定根据设计数据气流速度宜小于8m/s,所以本设计选取V=6m/s 消声器的总面积：m V Q S 44.0636009500=⨯==设计选用3个通道，则单个气流通道面积S 1：m 147.0344.0n S S 1===2 根据经验片式消声器的片距宜取100～200mm ，片厚宜取100～150mm,在本设计中设片距b 1＝110mm 、片厚b 2＝150mm 。
声环境学院：阻性消声器的设计
声环境学院：阻性消声器的设计阻性消声器具有结构简单、对中高频消声效果良好等特点，因此，在实际工程中被广泛采用。
常用的有直管式与片式两种。
1.直管式消声器在直管(方管或圆管)内壁装贴吸声材料，就是一种最简单的直管式消声器，如图14-31 (a)，(b)。
图14-31阻性消声器这类消声器的消声量可按下式进行计算SPlL )(αϕ=∆ dB (14-24)式中：L ∆——消声量，dB ；()a ϕ——消声系数，它与阻性材料的吸声系数有关，通常取表14-12所示数值；p ——通道有效断面的周长，(2a+2b 或d π)m ；l ——消声器的有效长度，m ；S —气流通道的横断面面积，m 2。
表14-12 消声系数)(a ϕ与吸声系数0α的关系上式反映了如下规律：吸声材料表面积和材料吸声系数越大，气流通道的有效面积越小，消声量就越大。
【例题14-4】 设在断面尺寸为400mm×600mm 管道内壁，装厚度为50mm 的吸声材料，该材料对250Hz 的0α＝0.5。
如该频率所需的消声量为8dB ，求所需消声管道的长度。
[解] 参看图14-30，根据条件有： a ＝0.4—2×0.05＝0.3m 。
b ＝0.6—2×0.05＝0.5m P ＝2a+2b ＝1.6mS ＝0.3×0.5＝0.15m 2 查表得 ()a ϕ＝0.75，根据式14-24计算得0.16.175.015.08=⨯⨯=l m实际上，消声系数不仅与材料的吸声系数有关，它还与材料(结构)的声阻抗率、吸收频率以及通道断面积等因素有关。
当吸声系数较大、频率较高、通道断面较大时，理论计算的误差较大，一般较实测值高。
持别是通道断面较大时，高频声波以窄声束形式沿通道传播，致使消声量急剧下降。
如将消声系数明显下降时的频率定义为上限失效频率f c ，则Dcf c 8.1= Hz (14-25) 式中：c ——空气中的声速，m/s ；D ——通道断面边长平均值，m;如断面为矩形，则为(a+b)/2；如为圆形即为直径。
小孔消音器设计计算
1 6.46
2 7.96
3 8.9
公式来源 小孔消声器单孔流计算 上海化工设计院
单个小孔流量 消声器内驻压 kg/h 46.3018386 Mpa 0.3
环境压力 kPa 0.88
小孔直径 mm 6
按公式1校核的流量 t/h 335.8957916
适用压力＞400kPa,孔径0.7-3mm,孔中心距6.5-12.5mm
公式来源 小孔消音器开孔面积计算 北京劳动保护研究所
开孔面积 cm² 2051.16
介质排放系数 排放气体质量流量 消音器入口比容 消音器入口压力 消音器入口温度 —— 13.50 t/h 150.00 m³/kg 0.95 MPa 0.30 ℃ 350.00
通流截面系数 —— 1.80
按此式计算结果可保证背压升高控制在9%以内，排气量的影响在5%以下。
公式来源 小孔消声器单孔流量计算 水电部华东电力设计院
单个小孔流量 喷注气体压力 kg/h 43.26 MPa 0.30
喷注气体温度 ℃ 350.00
小孔直径 mm 6.00
系数，按下表选用 按公式1校核的流量 —— 10.00 t/h 313.86
d(mm) 系数
0.7 5.75
0.8 6
0.9 6.21
汽车消声器理论的分析计算与设计教材
摘要噪声水平已成为衡量柴油机质量和性能的重要指标之一。
排气噪声在柴油机整机噪声中占重要比例，安装性能良好的排气消声器是控制排气噪声的有效途径，消声器的设计方法主要有声传递矩阵法和有限元法。
目前声传递矩阵法的使用范围仍限于一维平面波传播，无法考虑高次模式波效应。
由于实际的排气消声器一般具有复杂的结构，其内部的声波本质上是三维的，这时应采用精确的二维（或三维）理论来进行分析，本文利用有限元分析软件ANSYS的声学分析模块对扩张式抗性消声器进行声学分析，并且取得了以下研究成果。
本文讨论了运用ANSYS分析软件对抗性消声器性能进行二维有限元计算的方法，建立了消声器内部声学有限元方程的数学模型，推导了消声器插入损失和传递损失的计算公式。
在此基础上使用精度较高的声学单元FLUID29和FLUID129作为建模单元，在静态条件下建立了两种类型消声器的有限元模型，分别为简单消声器和复杂并联内插管双室扩张式消声器，由于简单消声器的有限元分析已比较完善，本文重点研究复杂并联内插管双室扩张式消声器的ANSYS 分析，得出消声器内部声压级分布图，然后利用声传递矩阵的理论对两种类型的消声器进行了直接模拟和间接模拟，计算出了消声器的四端网络参数、插入损失和传递损失。
计算结果和试验结果进行比较，取得比较一致的良好结果。
从而表明ANSYS有限元分析软件计算消声器声学性能方便可行。
本文的研究内容，总结了消声器理论、有限元理论与计算、ANSYS软件应用等。
并且对许多关键性问题，如有限元单元网格的划分、有限元模型的建立、软件后处理的数据分析技巧与注意事项等进行了探讨。
因此本文为以后消声器的性能预测、计算提供了重要的理论参考和工程实例。
关键词：消声器，排气噪声，ANSYS有限元，四端网络Simulation and Analysis of Reactive Muffler Based onANSYS SoftwareSpeciality: Mechanical Manufacture and AutomationName: Yang JiangkunSupervisor: Associate Prof. Zhu CongyunAbstractThe noise level of diesel engine has become one of the important indicators on evaluation of its quality and performances. Exhaust noise is a large proportion in the overall noise of diesel engine, and the effective method of its control is the application of muffler with good performances. The important method in the design of mufflers is Four-pole network and FEM. Now the transfer matrix method is still limited in the one-dimensional plane wave, and can not consider high-wave effect. Owing to the actual muffler with complex structure, its internal sound waves are three-dimensional, now accurate two-dimensional (or three) should be used to analysis. In this paper, using ANSYS analysis software module, expansion-resistant muffler is analysis and gets the following results.In this paper, the performance of reactive muffler is calculated by the 2D FEM (Finite Element method) with the ANSYS. The mathematical model of inner acoustic equation is established and the calculation formulas of TL (transmission loss) and IL (insertion loss) of muffler are deduced. On this basis, the FE model of two kinds of mufflers are built under static condition, with highly-precise acoustic element FLUID29 and FLUID129.I design two mufflers, respectively simple and matrix. Owing to the simple muffler’s analysis has been fairly completed, I analysis especially the complex muffler and get the internal level figure. Using acoustic transmission matrix, the muffler is simulated directly and indirectly and the parameter of four-terminal network, TL and IL are calculated. In the end, comparing simulation results with experiment results, it shows that calculated values coincide measured values. The simulation method is proved to be correct. The analysis software of ANSYS is expedient.In the paper, muffler theory, FEM theory, ANSYS application are included. Some important factors such as FE mesh demarcation, establishment of FEM model and so on are discussed. So theory and project example of the performance prediction of muffler are provided.Key Word: Muffler, Exhaust noise, ANSYS FE, Four-pole network目录1. 绪论 (4)1.1引言 (4)1.1.1噪声的危害 (4)1.1.2对噪声的控制 (5)1.2 课题研究国内外现状 (6)1.3 课题的工作和目标 (9)2．排气消声器有限元法的数学模型 (10)2.1 抗性消声器的四端参数及消声器的性能评价 (10)2.1.1 消声器的四端参数 (10)2.1.2 消声器的评价指标 (12)2.2 有限元法数学模型的建立 (15)2.2.1 数学模型的建立 (16)2.2.2 消声器变分问题的推导 (17)2.3 本章小结 (19)3. 消声器的ANSYS有限元计算结果及分析 (21)3.1 有限元计算模型的建立 (21)3.1.1 单元和插值函数的选取 (21)3.1.2 有限元模型的建立 (22)3.2 简单扩张式消声器的计算 (25)3.2.1 简单扩张式消声器消声量的计算与分析 (25)3.2.2 简单扩张式消声器插入损失的直接模拟 (29)3.2.3 简单扩张式消声器内部声场分析 (30)3.3 复杂结构消声器的分析 (31)3.4 本章小结 (33)4. 消声器的设计 (34)5. 总结和展望 (36)5.1 课题研究结论 (36)5.2 课题展望 (36)参考文献 (37)致谢 (39)1．绪论1.1引言噪声是工业社会带来的副产品，它是一种物理污染，具有即时性，生源发声就形成污染，生源停止发声，污染随之消失，噪声能量在空中消散，因此，噪声没有污染物，不会积累，也无法再利用。
消声器声学计算书
81 -23 25 -7 27 22 3 48.6 118 14 25 -15 24 0.1 0 49 68
163 -28 28 -7 27 20 3 43.2 235 -3 28 -15 10 0.1 0 43 65
326 -32 32 -7 27 20 3 41.2 471 -15 32 -15 2 0.1 0 41 63
6.1 Nstr=fmde/v 气流噪声 Lw=Lwc+10lg⊿ f+30lgde+50lgv 6.2 Lwc 6.3 10lg⊿f 6.4 30lgde 6.5 50lgv 6.6 Lw=6.2+6.3+6.4+6 .5 无内衬长方形 6.7 弯头 6.8 噪声总和 7.1 Nstr=fmde/v 送 风 口 散 流 器 的 噪 声 7.2 Lwc 气流噪声 Lw=Lwc+10lg⊿ f+30lgde 7.3 10lg⊿f 7.4 30lgde 7.5 Lw=7.2+7.3+7.4 7.6 S=0.1 7.7 ⊿L按风口在 7.8 气流噪声总和
弯 头 的 噪 声
噪声自然衰减 气流噪声总和
2.1 Lwc 10 2.2 50lgv 28 气流噪声 2.3 10lgS 2 过直 Lw=Lwc+50lgv+10 -5 2.4 修正值 管风 lgS+修正值 2.5 道的 34 Lw=2.1+2.2+2.3+2 噪声 .4 查表每m衰减 0.03 2.6 噪声自然衰减 量 2.7 总衰减量 1.3 53.7 2.8 噪声总和 噪声总和 3.1 Nstr=fmde/v 3.2 Lwc 3.3 10lg⊿f 3.4 30lgde 3.5 50lgv 3.6 Lw=3.2+3.3+3.4+3 .5 3.7 S1/S2 3.8 气流噪声总和 4.1 根据经验 4.2 气流噪声总和 18 -3 16 0 28 41 3 51 8 43
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消音器设计计算书
由于我国目前对消音器的设计，还没有统一的标准规范可以遵照执行，大多数厂家均根据自己的经验来设计制作，且技术又相对保密的。
因此本消音器的设计，经查阅大量资料，采用科学院声学研究所马大猷教授等人提出的小孔喷注噪声极其控制理论，采用节流降压与小孔消音的原理结合现场实际情况来设计解决环境噪声超标的难题。
消音器的工艺参数为：蒸汽排放绝对压力：40 kg/ cm2，排汽温度：390℃，蒸汽比容ρ：0.0721 m3/ kg，排汽流量Q：8t/h；
噪声达到110dB以上，要求消音器的噪声小于85dB的环保要求。
一、设计原理。
复合式小孔喷注消音器是利用节流作用降低小孔喷注前的驻压，预先消耗部分声能，再dB与小孔降噪相结合，达到较高的消声量；其原理是利用节流降压与小孔喷注两种消声机理，通过适当结构复合而成的。
1. 小孔喷注消音器
小孔喷注消音器的设计机理是根据科学院声学研究所马大猷教授等人提出的小孔喷注噪声极其控制理论，从发声机理上使它的干扰噪声减少，由于喷注噪声峰值频率与喷口直径成反比，若喷口直径变小，喷口辐射的噪声能量将丛低频移向高频，于是低频噪声被降低，高频噪声反而增高，当孔径小到一定值（达到mm 级），实验表明，当孔径≤4mm时具有移频作用，喷注噪声将移到
人耳不敏感的频率范围（听觉最敏感的区域250~5000赫兹）；根据这一机理将一个大的喷口改为许多小孔来代替，便能达到降低可听声的目的。
从实用角度考虑，孔径不能选得过小，因为过小的孔径不仅难于加工，同时易于堵塞，影响排汽。
一般选用直径1~3mm的小孔为宜。
2.节流降压消音器
节流降压消音器是利用节流降压原理而制成的。
根据排汽流量的大小，适当设计通流截面，使高压气体通过节流孔板时，压力都能最大限度地降低到临界值。
这样通过多级节流孔板串联，就能把排空的一次压降分散到若干个小的压降。
由于排汽噪声功率与压力降的高次方成正比例，所以把压力突变排空改为压力在消音器内就逐渐降下来再排空，这样能使消音器内流速控制在临界流速下，不致产生激波噪声，压力在最大限度地降到临界值，使消音器获得较好的消声效果。
同时节流降压后小孔喷注层的驻压大大变小，小孔喷注层强度设计所需的壁厚也大为减薄，这样给小孔喷注层的钻孔加工减小难度。
消音器入口处的压力通常是给定的，当排放压力较高时，为了取得所需的消声值，经过几次节流降压，使汽体进入小孔喷注前的压力由消音器入口处的压力P1按比例降低设计；通常情况下，节流降压消音器的各级压力选择为等比级数下降，设节流孔板级数为n，临界压力比为q (q＜1) ，可得：
n
g
P P q
（1）后前
根据气体状态方程、连续性方程和临界流速公式，由资料可
知节流装置的通流截面，可按下式计算：
113.4S μ= （2） 式中: S1为节流面积（cm 2）;
G 为排放气体的质量流量（t/h ）；
V1为节流前气体的比容(m 3/kg)，
P1为节流前气体的绝对压力（kg/ cm 2）；
μ为保证排汽量的截面修正系数，通常取~，
二、 结构设计
根据上述原理，经综合分析，本消音器考虑采用节流降压与小孔喷注相结合的结构，首先为保正小孔喷注有良好的消音效果，据资料[2]上的经验数据表明，将小孔喷注层的驻压确定为5~10kgf/cm 2，则小孔喷注将获得较好的效果；再根据预定的小孔喷注层的驻压及[1]式，就可确定消音器节流降压所需要的级数。
1）节流前后的降压比q 值的确定
节流前后的压降比q 值的取值，对高压排放的节流降压装置，通常按临界状态或亚临界状态设计；根据资料[1]，临界状态下，过热蒸汽的压降比为q=，q 值过大，各级压力降低缓慢，所需节流级数增多，致使消音器体积增大；q 值过小，不能有效地把流速控制在临界流速下，仍会产生强烈的激波噪声，会使消音器的性能下降。
由于本消音器的气源压力较高，按接近临界状态选取各级压强比，经查阅有关资料，按亚临界状态设计比按临
界状态设计的的消音效果好，因此本设计采用亚临界状态设计，取q=；取小孔喷注层的驻压为cm2，则根据 [1]式，需要的节流孔板级数为n=2。
2）节流降压层及小孔喷注层开孔面积及参数的确定
根据科学院声学研究所的研究证明，只有当小孔总面积与排气管截面积之比为时，才能使排气管排气无阻，因此修正系数μ取；由式（2），根据给定的设计参数，通过计算第一级节流孔板的通流面积为S1=7.65 cm2，为了便于实际加工而不影响消音器性能，本设计的穿孔直径取为 d=6mm，即得第一级穿孔数N1=27个，实取28个；在计算出第一级节流孔板通流面积S1后；由于各级降压后汽体温度可考虑为近似保持不变（气流在消音器器中流动，流速很高，气体来不及与外界发生热交换即排出），则其它各级的计算与第一级相同，各级计算结果列表如下：各级节流降压小孔喷注复合消音器设计参数
3）消音量的计算
㈠、根据资料（3），节流降压的消声量按下式计算
3
101210
3.7()10lg p p L k np p -=V 式中k----- 经验修正系数，取±；取
P 1-------消音器入口前排气压力kg/cm 2，取40 kg/cm 2
p 0-------环境大气绝对压力kg/cm 2，取1.033kg/cm 2。
n-------节流级数。
则310210
3.7()10lg p p L k np p -=V =10××lg 323.7(40 1.033)240 1.033⨯-⨯⨯= ㈡、小孔喷注消音器辐射的消声量，根据资料（3）按下式计算： 227.530lg 27.530lg3L D =-=-⨯V = dB
其中：D 为小孔孔径mm 。
通过上述计算本消音器经节流降压及小孔喷注消音后的消声量为VL=VL 1+VL 2=+=
则消音器的排放噪声110 dB 减去消音器的消声量，尿素CO 2压缩机的主蒸汽排放噪声经消音器消声后产生的噪声为，小于国家环保的规定，因此本消音器的设计满足现场实际的需要。
总之，由于本人对消音器的设计还缺乏经验，虽然理论上计算满足了生产实际的要求，是否能达到理论上的计算结果，还有待消音器实施安装后经实践的检验。