阻性消声器的设计
阻性和抗性消声器的设计流程
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1. 确定消声要求，确定所需消声量和消声频段范围。
阻性消声器的设计
阻性消声器的设计
阻性消声器的设计
一、确定消声量
应根据有关的环境保护和劳动保护标准，适当考虑设备的具体条件，合理确定实际所需的消声量。
对于各频带所需的消声量，可参照相应的NR曲线来确定。
二、选定消声器的结构形式
首先要根据气流流量和消声器所控制的流速（平均流速）计算所需的通流截面，并由此来选定消声器的形式。
一般认为，当气流通道截面的当量直径小于300mm，可选用单通道直管式；当直径为300mm~500mm时，可在通道中加设一片吸声片或吸声芯。
当通道直径大于500mm时，则应考虑把消声器设计成片式、蜂窝式或其他形式。
三、正确选用吸声材料
这是决定阻性消声器消声性能的重要因素。
除首先考虑材料的声学性能外，同时还要考虑消声器的实际使用条件，在高温、潮湿、有腐蚀性气体等特殊环境中，应考虑吸声材料的耐热、防潮、抗腐蚀性能。
四、确定消声器的长度
这应根据噪声源的强度和降噪现场要求来决定。
增加长度可以提高消声量，但还应注意现场有限空间所允许的安装尺寸。
消声器的长度一般为1~3m。
五、选择吸声材料的护面结构
阻性消声器中的吸声材料是在气流中工作的，必须用护面结构固定起来。
常用的护面结构玻璃布、穿孔板或铁丝网等。
如果选取护面不合理、吸声材料会被气流吹跑或使护面结构激振动，导致消声性能下降。
护面结构形式主要由消声器通道内的流速来决定。
六、验算消声效果
根据“高频失效”和气流再生噪声的影响验算消声效果。
若设备
对消声器的压力损失有一定要求，应计算压力损失是否在允许的范围之内。
《消声器设计》课件
未来展望
高效能化
未来消声器设计将更加注 重能效和性能的提升，以 满足更加严格的环保和性 能要求。
智能化控制
随着物联网和人工智能技 术的发展，消声器将与智 能控制系统结合，实现远 程监控和智能调节。
定制化设计
针对不同应用场景和需求 ，未来消声器设计将更加 注重定制化服务，满足客 户的个性化需求。
THANKS
频谱特性
消声器在不同频率下的消声性能，对于不同频率 的声音有不同的消声效果。
阻力损失
消声器对气流产生的阻力，阻力损失越小，说明 消声器的性能越好。
03
消声器设计流程
设计准备
需求分析
明确消声器的使用场景、性能要求和 限制条件，如噪音类型、频率范围、 环境温度、压力损失等。
技术调研
了解当前消声技术的最新发展，以及 各种材料的声学性能和机械性能。
详细描述
工业消声器设计需要根据不同设备和机械的 噪音特点，采用不同的降噪技术。例如，对 于风机、压缩机等设备，可以采用改变管道 结构、增加阻尼等方式来降低噪音；对于切 割机、打磨机等机械，可以采用隔音罩、吸 音材料等方式来降低噪音。在设计过程中， 还需要考虑消声器的耐用性、可维护性等因
素。
案例三：建筑消声器设计
消声器设计
contents
目录
• 消声器概述 • 消声器设计基础 • 消声器设计流程 • 消声器设计案例分析 • 消声器设计的挑战与未来发展
01
消声器概述
消声器的定义与作用
消声器的定义
消声器是一种用于降低或消除声 音的装置，通常用于控制和减少 各种机械、空气动力系统等产生 的噪音。
消声器的作用
详细描述
汽车消声器设计需要考虑汽车发动机的噪音 、排气噪音等因素，通过采用吸音材料、改 变管道结构等方式来降低噪音。在设计过程 中，需要考虑消声器的体积、重量、成本等 因素，以满足汽车厂商和消费者的需求。
阻性消声器设计步骤
阻性消声器设计步骤及要求(1) 确定消声器的结构型式根据气体流量和消声器所控制的平均流速，计算所需的通流截面，然后根据截面的尺寸大小来选定消声器的形式。
如果消声器中流速保持与原输气管道中的流速一样，也可以简单地按输气管道截面尺寸确定。
凭一般经验认为，当气流通道截面直径小于300 毫米时，可选用单通道的直管式，当直径大于300 毫米而小于500 毫米时，可在通道中加设一片吸声层或吸声芯；当直径大于500 毫米时，则应考虑把消声器设计成片式、蜂窝式或其它型式。
片式消声器中每个片间距离不应大于250 毫米，各片间加起来的通流截面积总和应相当于原管道截面的1.5~2 倍。
(2) 选用合适吸声材料可用来做消声器的吸声材料种类很多，如超细玻璃棉、泡沫塑料、多孔吸声砖、工业毛毡等。
在选用吸声材料时，除考虑吸声性能外，还要考虑消声器的使用环境，如对于高温、潮湿、有腐蚀性气体的特殊环境。
吸声材料种类确定以后，材料的厚度和密度也应注意选定，一般吸声材料厚度是由所要消声的频率范围决定的。
如果只为了消除高频噪声，吸声材料可薄些；如果为了加强对低频声的消声效果，则应选择厚一些的，但超过某一限度，对消声效果的改善就不明显了。
每种材料填充密度也要适宜，如超细玻璃棉填充容重20~30 公斤/ 米3 为合适。
填充容重太大，浪费材料，同时影响效果；填充容重太小，会由于振动而造成吸声材料下沉，使吸声材料不均匀而影响消声效果。
(3) 决定消声器的长度在消声器形式、通流截面和吸声层等都确定的情况下，增加消声器长度能提高消声值。
消声器长度可根据噪声源的声级大小和现场的降噪要求来决定，如在车间里某风机气流噪声较其它设备噪声高出很多时，就可把消声器设计得长些，反之就应短些。
一般现场使用的空气动力设备，其消声器的长度可设计为1~3 米。
(4) 合理选择吸声材料的护面结构阻性消声器的吸声材料必须用牢固的护面结构固定起来。
常采用的护面结构有玻璃布、穿孔板、窗纱、铁丝网等。
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。
阻性和抗性消声器的设计流程
阻性和抗性消声器的设计流程英文回答：Design Procedure for Resistive and Reactive Silencers.1. Determine the sound source characteristics.Frequency spectrum of the sound source.Sound pressure level (SPL) at the source.Directivity of the sound source.2. Select the type of silencer.Resistive silencers: dissipate sound energy by creating friction in the flow. Examples include perforated metal silencers, fiber-filled silencers, and porous metal silencers.Reactive silencers: reflect sound waves back towards the source, causing destructive interference. Examples include expansion chambers, Helmholtz resonators, and quarter-wave resonators.3. Design the silencer.For resistive silencers, determine the pressure drop, flow resistance, and sound absorption coefficient.For reactive silencers, determine the resonance frequency, quality factor, and sound attenuation.4. Optimize the silencer design.Use computational fluid dynamics (CFD) or acoustic modeling software to simulate the silencer performance.Adjust the silencer dimensions, materials, and configuration to achieve the desired sound attenuation.5. Test the silencer.Conduct sound attenuation tests in an anechoic chamber or in situ.Compare the measured sound attenuation with the design specifications.中文回答：阻性和抗性消声器的设计流程。
消声器的设计实训报告
一、实训目的本次实训旨在使学生掌握消声器的基本原理、结构设计、性能测试等方面的知识，提高学生的实践操作能力和创新意识。
通过实训，使学生能够独立设计、制作和测试消声器，为以后从事相关领域的工作打下坚实基础。
二、实训内容1. 消声器的基本原理消声器是一种用于降低噪声的装置，其工作原理是利用声波在消声器内的多次反射和干涉，使声能逐渐衰减，从而达到降低噪声的目的。
2. 消声器结构设计（1）结构类型：根据消声器的工作原理和用途，可分为阻性消声器、抗性消声器和阻抗复合消声器。
（2）结构参数：主要包括消声器的长度、直径、通道形状、吸声材料等。
3. 消声器性能测试（1）测试设备：声级计、消声器测试台等。
（2）测试方法：将消声器安装在测试台上，测量消声器前后的噪声级，计算消声器的降噪量。
三、实训过程1. 消声器设计（1）确定消声器类型：根据噪声源特性，选择合适的消声器类型。
（2）设计消声器结构：根据消声器类型，确定消声器长度、直径、通道形状、吸声材料等参数。
（3）绘制消声器结构图：使用CAD等绘图软件，绘制消声器结构图。
2. 消声器制作（1）准备材料：根据设计图纸，准备所需材料，如金属板材、吸声材料等。
（2）加工制作：根据设计图纸，进行消声器加工制作，包括切割、焊接、组装等。
3. 消声器性能测试（1）安装消声器：将制作的消声器安装在测试台上。
（2）测试噪声级：使用声级计测量消声器前后的噪声级。
（3）计算降噪量：根据测试数据，计算消声器的降噪量。
四、实训结果与分析1. 消声器设计根据噪声源特性和要求，本次实训设计了阻性消声器。
消声器结构图如下：```----------------------| | | || | | || | | |----------------------```2. 消声器制作根据设计图纸，制作了阻性消声器，材料为金属板材和吸声材料。
3. 消声器性能测试（1）测试噪声级：消声器前后噪声级分别为85dB和75dB。
消声
C ＝ 2 3.1 4 ＝2 5 0 Hz
可见，在所需的消声范围内，不会出现高频失效问题。
消声器的选用
1）噪声源的调查和特性分析（声源解析、周围自然环境 和声学环境条件等） 2）噪声标准的确定（根据评价区周围环境要求及国家相 关声环境质量标准和噪声排放标准）
3）消声量的计算（根据管道截面，确定消声器通道结构； 根据降噪要求，决定消声器的长度）
G=1.15m V=0.054m3
设计取与原管道同轴的圆筒形共振腔，其内径为 200mm，外径为500mm，则共振腔的长度为：
V V ＝ S 2 2 （d 2 －d1 ） 4 4 0.054 ＝ 3.14 （0.52－0.2 2） ＝0.33m V Sl l＝
若选用2mm的钢板，孔径为0.5cm，则开孔率为
所以，
LR 3
2.078 1.03 0.46 2 9.6dB 0.15
1.4
因此，有：LR3＞LR2 ＞ LR1
即：管道截面为矩形的声音衰减量最大，截面为圆 形管道声音衰减量最小。
某排气管道所产生的噪声达到120分贝，需 要进行消声处理。若要求处理后的噪声低于 85分贝，所需要材料的吸声系数为0.8，计 算所需要的消声器长度？并求对应的上限失 效频率f上。（消声器通道直径）
三、抗性消声器 包括的形式：扩张室式、共振腔式 、干 涉型。 消声的频率特性：具有低、中频消声性能。 适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排 气噪声（较高气速的情况）。
一）扩张室消声器（膨胀式消声器）
消声原理：声波在管道截面的突然扩张（或收缩） 造成通道内声阻抗突变，使声波传播方 向发生改变，在管道内发生反射、干涉 等现象，从而达到消声的目的。
解：
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阻性消声器的设计
(1)确定消声量
根据法规、标准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。
XW-Ⅲ型.Ⅳ型微穿孔板消声器
XW-Ⅲ型.Ⅳ型微穿孔板消声器为圆形。
其中XW-Ⅲ型是单空腔结构，XW-Ⅳ型是双空腔结构。
XW-Ⅲ型消声量为15-20dB(A), XW-Ⅳ型消声量为20-25dB(A)。
XW-Ⅲ型.Ⅳ型消声器压力损失10-40Pa（风速5-15m/s）。
有效长度L=2m，安装长度
L1=2.16m。
Z型轴流风机消声器
主要用于降低轴流风机噪声，在各类工业、民用、公共建筑工程的进风、排风及矿井通风降噪工程中有广泛应用。
一、填空题
1、阻性消声器的消声量，首先同吸声材料的有关，材料的吸声性能越好，消声量就。
同时还与消声器的尺寸有关，消声量正比于消声器的，与横截面积成。
2、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，然后根据通流面积的大小来选定消声器的。
3、按其通道的结构形式，扩张室消声器可分为、、、、五种基本形式。
4、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，二是。
1、声学性能、越大、长度与截面周长、反比;
2、通流面积、结构形式;
3、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;
4、增加扩张室的截面积、缩小进、排气管的口径。
二、简答、计算题
1、常见消声器的分类。
原理
形式
消声性能
主要用途
阻性消声器：直管式、片式、折板式、蜂窝式、迷宫式、声流式、盘式、弯头式等中、高频通风空调系统、机房进出口、空气动力设备进排风口等。
抗性消声器：扩张式(膨胀式)、共振式、微穿孔板式、干涉式、电子式(如有源消声器)低、中频、宽频带空压机、柴油机、汽车发动机等以低中频噪声为主的设备噪声
复合式消声器：阻抗复合式、阻性及共振复合式、抗性及微穿孔板复合式等宽频带各类宽频带噪声源。
排气放空消声器节流降压式、小孔喷注式、多孔材料扩散式、节流降压与小孔喷注复
合式宽频带各类排气放空噪声。
2、在管径为100mm的常温气流管道上，设计一单腔共振消声器，要使其中125Hz
的倍频程上有15dB的消声量。
解：(1)根据题意，通流面积为 (m2)
由和 dB 可得 (2)由公式和可以得到 (m3)
m=0.144m
(3)确定设计方案为与原管道同轴的圆筒形共振腔，其内径是100mm，外径是
400mm，则共振腔的长度为： (m)
选用 mm厚的钢板，孔径 cm，由可以求得开孔数为个
共振频率 (Hz) 上限截止频率 (Hz)
可见，在所需消声频率范围内不会出现高频失效问题，共振频率的波长
为 (m) (mm)
所设计的共振腔消声器的最大几何尺寸小于共振波长的1/3，符合要求。
3、某型号风机，风量为40m3/min，进气管口直径为200mm。
在距进气口3m处测得的噪声频谱如下表所示。
要求消声后在距进气口3m处达到NR90，试对进气口作阻性消声设计。
某风机进气口阻性消声器设计表序号项目倍频程中心频率
/Hz 631252505001k2k4k
1进气口噪声/dB109112104115116108104
2降噪要求(NR90)1071009592908789
3消声器应有消声量/dB212923262115
4消声器周长与截面比20202020202020
5材料吸声系数 0.30.520.780.860.850.830.80
6消声系数 0.40.71.11.31.31.21.2
7消声器所需长度/m0.250.860.860.891.000.880.63
8消声器1m消声量8141026262424
9考虑上限失效频率消声量8141026262416
解：(1)根据在进气口测得的噪声频谱(表中第1行)和NR90的降噪要求(表中第2行)，可以确定所需要的消声量(表中第3行)。
(2)根据风机的风量和管径，可选定直管阻性消声器形式。
消声器气流通道的截面周
长与截面积之比，见表中第4行。
(3)根据使用环境和噪声频谱，吸声材料选用密度为25 kg/m3 的超细玻璃丝棉，厚度取150mm。
根据气流速度，吸声层护面采用一层玻璃纤维布加一层穿孔板，板厚
2mm，孔径6mm，孔间距11mm，这种吸声结构的吸声系数如表中第5行。
由计算
得出消声系数值，见表中第6行。
(4)计算各频带所需要的消声长度，见表中第第7行。
按最大值考虑设计的消声器实际长度应取 m，计算得1 m长度消声器在各倍频程上的消声量，见表中第8行。
(5)计算高频失效频率。
(Hz)，失效频率高于2kHz，消声量计算有效。
对于高于失效频率的4kHz 所在倍频程上的消声量用公式重新计算，结果见表中第9行，与第3行比较，各倍频程上设计的消声量均大于所需消声量，设计方案符合要求。