阻性消声器的设计与消声量计算方式
第五章消声技术.阻性消声器
? TL ? 10 lg?1?
1 ??m ?
1
2
??
sin
2
? kl?
? 4? m?
?
sin2kl 做周期性变化（ 0~1）， 消声量也做是周期性变化：
当sinkl=0时，? L=0
当sinkl=1时，
?
L
?
10
? lg?1
?扩张室的截面积越大，消声上限截止频率越低，即有效消 声频率范围越窄。因此，扩张比不能盲目选择太大。
?一般扩张比m不超过20。在实际工程中一般取9﹤m ﹤16
② 下限截止频率
f下 ?
2c
2?
S1 Vl1
扩张室体积，V ?（S2 ? S1）?l
连接管的截面积，m2 连接管的长度，l1=a+b
连接管a
?解题思路：
? ? ? L ? 1.03 ? 1.4 L ?l S
? 已知平均吸声系数、管道有 效长度l、管道截面积S
? 求出不同形状的截面周长
? 求消声量
①当管道为 圆形时：
直径：D ? S ? 1500 ? 43.71cm ? 0.437m ? 4 3.14 4
周长：L ? ?D ? 3.14 ? 0.437 ? 1.372m
? (? 0 ) 0.05 0.11 0.17 0.24 0.31 0.39 0.47 0.55 0.64 0.75 0.86
1～1.5
② H.J. 赛宾 经验公式：
? ? ? L ? 1.03 ? 1.4 L ?l S ? －无规入射平均吸声系数（混响室法）
?
(? )1.4
?
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。
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。
消声器设计
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。
工业、广场办公楼哈100m风机图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:倍频程(Hz) 125 250 500 1000 2000 4000倍频带声压级44 56 65 60 50 36 (dB)1(2 离心风机的基本情况3大型离心风机K2,73,02No32F风机的性能参数:功率为2500 kw，风量为9500 m/h，风机叶片数,12，转数n为600 r/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109 dB，其倍频带声压级如下表所示。
A C 倍频程(Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 dB/ dB/ (A)(C)倍频带声压级100 108 108 103 100 95 109 115 (dB)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- 1 -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3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。
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。
消声器消声量计算公式
消声器消声量计算公式在汽车或其他机械设备中使用消声器可以有效降低噪音产生的频率和强度，提供更为安静的工作环境。
消声量即为消声器所能降低噪音的能力，下面介绍一种常用的计算公式。
消声器的消声量通常使用声学功率来衡量，单位为分贝（dB）。
声学功率是指单位时间内噪音产生的能量或功率，消声器的功率降低可以通过比较入口和出口处的声音强度来计算。
一种常见的消声量计算公式如下：L = 10 * log10 (P1 / P2)其中，L表示消声量，P1表示入口处的声音功率，P2表示出口处的声音功率。
这个公式是根据声音功率的比例关系推导出来的。
上述公式中，log10是以10为底的对数函数。
由于实际应用中声音功率值往往是很小的数，为了将结果表达得更为直观，一般将计算结果乘以10，得到的数值称为消声量的分贝值。
为了更好地理解消声量计算公式，我们以一个具体的例子进行说明。
假设入口处的声音功率为1000瓦（W），出口处的声音功率为100瓦，则消声量的计算如下：L = 10 * log10 (1000 / 100)= 10 * log10 (10)=10*1=10dB这意味着消声器将声音功率降低了10dB，即消声量为10dB。
需要注意的是，消声量的大小与消声器的设计、材料以及工作状态等因素有关。
不同类型的消声器具有不同的消声效果，消声体积和结构的改变也将影响消声量。
因此，在实际应用中，需要进行更为详细的测试和计算，才能准确评估消声器的消声效果。
总之，消声量的计算公式为L = 10 * log10 (P1 / P2)，通过比较入口和出口处的声音功率来评估消声器的消声效果。
具体的消声量取决于多个因素，需要综合考虑设计、材料和工作状态等因素。
消声器消声量计算公式
消声器消声量计算公式消声器的消声量是指消声器对声音的降噪效果程度，通常以分贝（dB）为单位进行测量。
消声量的计算公式可以通过衰减值和初始输入声音来计算。
在计算消声量之前，首先需要了解以下几个术语和概念：1. 声压级（Sound Pressure Level，SPL）：指声音的强度或噪音的大小，以分贝（dB）为单位表示。
2. 声功率级（Sound Power Level，SWL）：指噪声的实际能量或声源的总功率，以分贝（dB）为单位表示。
3. 初始声压级（Initial Sound Pressure Level，ISPL）：指进入消声器之前的声音强度。
4. 出去声压级（Exited Sound Pressure Level，ESPL）：指通过消声器之后的声音强度。
5. 声音衰减（Sound Attenuation）：指声音通过消声器后的衰减程度，通常以分贝为单位表示。
消声器的消声量计算公式如下：消声量（Silencing Capacity，SC）= ISPL - ESPL其中，ISPL是进入消声器之前的声压级，ESPL是通过消声器之后的声压级。
消声量计算的一般步骤如下：1.确定初始声压级（ISPL）：可以通过声级计等实验设备测量得到。
2.确定通过消声器后的声压级（ESPL）：可以通过声级计等实验设备测量得到。
3.计算消声量（SC）：使用上述公式计算出消声量。
需要注意的是，消声器的消声量与消声器的设计、材料、结构等因素有关。
不同类型的消声器对不同频率的声音有不同的衰减效果，因此在实际计算中可能需要考虑更多的细节和因素。
消声量的计算公式可以作为一个参考值，用于评估和比较不同消声器的效果，但在实际应用中需要综合考虑各种因素，并进行实际测试和评估来确定消声器的性能。
第十章 消声器
m 4
D2 d2
4
，D d m
第四节阻抗复合式消声器
一、几种复合式消声器(构造示意图10-4-1)：
(1) 扩张室与阻性组合 (2)扩张与阻抗组合 (3)共鸣型与阻抗组合 (4)共鸣型与阻性组合
二、优缺点
优点：综合了阻抗消声器的优点； 缺点：综合了阻抗消声器的缺点；
第五节
一、特性 (见下图)
三、小孔喷注消声器
孔越小，流速越高，噪声频率也会越高，当小孔小到一定数值，使f ＞20000HZ，喷射噪声移到人耳不敏感的特高频范围，人耳反听不到 声音。喷口的有效面积由以下式求得(如图10-6-3）
小孔的有效面积 Ae与几何面积 A 的关系为：
Ae 0.62 A
小孔直径可取1mm或2mm，定孔数，实际的比计算出来的多一倍， 单层1mm小孔可消20～28dB，单层2mm小孔可消16～21dB，节流 降压与小孔喷注相结合可消声35～40dB。
(1)计算式：
计算式有多个，设计中多用经验公式，即：
0 —— 正入射吸声系数；
L
P Lp 1.3 0 L S
—— 消声器的长度，m；
S —— 消声器的断面积，m2；
P
—— 消声器的周长，m；
(2)气流速度对 Lp 的影响：
当v=30～40m/s时，则对 Lp 有20%范围下影响， v<15～25m/s时，对 Lp 影响不大，所以设计时要限速，限速 的方法是用多通道并联，一般多用片式、蜂窝状等消声器进行 限速。
3.阻性消声器
-----借助内壁装设上的吸声材料消声
(1)阻性消声器的类别，如图10-2-1所示； (2)消声原理—声波激发多孔材料小孔中空气柱振动 1. 上限截止 f 上
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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。
XW-Ⅲ型微穿孔板消声器结构外形图
XW-Ⅳ型微穿孔板消声器结构外形图
XW-Ⅲ型.Ⅳ型微穿孔板消声器系列规格表
序号法兰内径
d（mm）
外形尺寸D（mm）风量
m3/h XW-ⅢXW-Ⅳ
1 100 300 400 220
2 150 350 450 540
3 200 400 500 890
4 250 450 550 1400
5 300 540 640 1850
6 350 620 720 2880
7 400 700 800 3590
8 450 750 850 4550
9 500 820 920 5620
10 550 870 970 7110
11 600 1000 1100 8100
12 650 1080 1180 9000
13 700 1140 1240 11020
14 750 1190 1290 12500
15 800 1240 1340 14400
16 850 1290 1390 13800
17 900 1400 1500 18240
18 950 1450 1550 19900
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。
Z型轴流风机消声器结构外形图
Z型轴流风机消声器规格表
型号法兰内径
d(mm)
外形尺寸
风量
(m3/h) 外径
D(mm)
有效长度
L(mm)
安装长度
L1(mm)
Z3 303 405 400 500 3900
Z4 404 500 400 500 7700
Z5 505 605 530 630 8500
Z6 606 706 700 800 15000
Z7 707 807 820 920 24000
Z8 808 908 950 1050 36000
Z9 909 1009 1100 1200 43000
Z10 1010 1110 1200 1300 47000
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。
答案：
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
(4)验算
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。
D.阻性消声器消音量计算公式：
△L=1.3aoPS L
式中ao-正入射吸声系数,取0.85
P-消声器通道断面的周长m
S-消声器通道的断面积m²
L-消声器的长度m。