新型阻抗复合式消声器的研制
消声器介绍
消声器介绍消声器(Muffler)，是阻止声音传播而允许气流通过的一种常见声学器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。
消音器是安装在空气动力设备（如鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口噪音较大的设备）的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。
消音器的种类很多，但究其消声机理，又可以把它们分为六种主要的类型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗复合式消音器、微穿孔板消音器、小孔消音器和有源消音器。
常见消声器的声频谱特性如下：1. 阻性消声器将多孔吸声材料固定在气流通道内壁，或按一定排列方式固定在管道中，以降低气流噪声的装置。
适用于降低中高频的宽带噪声。
主要类型有直管式、片式、蜂窝式、折板式、弯头式、声流式和迷路式等消声器。
消声器使用的吸声材料与护面层材料，应根据气流管道中的使用条件（风速、温度、水分含量、腐蚀性等）进行选择。
阻性消声器具有设计简单、易于制做、压力降小、性能比较可靠等优点，一般多用在风机的进排风通道上。
消声量约为10～20dB/m。
直管式消声器的声衰减量可由下式计算：式中，△L 为声衰减量，dB；Φ(α0) 为消声系数，是多孔吸声材料的垂直入射吸声系数α0 的函数，换算关系见表1。
P 为气流通道上吸声材料的饰面周长，m；s 为气流通道的横截面积，m²；i 为消声器的有效长度（有吸声材料饰面部分），m。
表2 消声系数Φ(α0) 和吸声系数α0的函数关系（经验值）若消声器通道截面相对较大，高频声波呈束状直接通过，与吸声材料很少或不完全接触，消声量就会明显下降，称作高频失效。
消声量开始明显下降的频率称作上限失效频率，可按下面的经验式计算：式中，f上为上限失效频率，Hz；c 为管道中的声速，m/s；D 为通道直径（圆管）或管道截面边长平均值（矩形）。
2. 抗性消声器利用改变气流通道的截面积或旁接共振腔、支管，使声波产生反射、共振或干涉，达到消声目的装置。
适用于降低中低频噪声，主要类型有扩张室式、共振式与干涉式消声器，如下图。
消声器制作与安装施工工艺标准
S G B Z-0808消声器制作与安装施工工艺标准依据标准：建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001通风与空调工程施工质量验收规范 GB50243-20021、范围本工艺标准适用于阻性、抗性、共振性消声器制作与安装工程.2、施工准备材料要求及主要机具：各种板材、型钢应具有出厂合格证明书或质量鉴定文件.除上述证明文件外,应进行外观检查.板材表面应平整,厚度均匀,无凸凹及明显压伤现象,并不得有裂纹、分层、麻点及锈蚀情况.型钢应等型,不应有裂纹、划痕、麻点及其它影响质量的缺陷.吸声材料应严格按照设计要求选用,并满足对防火、防潮和耐腐蚀性能的要求.其它材料不能因具有缺陷而导致成品强度的降低或影响其使用效果.龙门剪板机、振动式曲线剪板机、手动电动剪、倒角机、咬口机、折方机、咬口压实机、合缝机、型钢切割机、冲孔机、台钻、手电钻、液压铆钉钳、电动拉铆枪、空气压缩机、油漆喷枪、钢直尺、角尺、量角器、划规、划针、洋冲、铁锤、木锤、拍板、滑轮、倒链、绳索、活动扳手、钢丝钳、螺丝刀、钢锯、线锤、钢卷尺、水平尺等.作业条件：应具有宽敞、明亮、地面平整、洁净的厂房.作业地点要有满足加工工艺要求的机具、设施、电源、安全防护装置及消防器材.消声器制作应按照设计图纸和标准图的要求进行,并有施工员书面的质量、技术、安全交底.消声器制作所运用的材料,应符合设计规定的防火、防腐、防潮和卫生的要求.3、操作工艺工艺流程：口等,做到一次成型,减少手工操作.镀锌钢板施工时,应注意使镀锌层不受损坏,尽量采用咬接或铆接.消声器框架应牢固,壳体不得漏风.消声器外管、内盖板、隔板制作,法兰制作及铆接等要求参照金属风管制作安装工程工艺标准内容.阻性消声器图在加工时,内部尺寸不能随意改变.其阻性消声片图是用木筋制成木框如设计要求用金属结构,则按设计要求加工,内填超细玻璃棉等吸声材料,外包玻璃布等覆面材料制成.在填充吸声材料时,应按设计的容重,厚度等要求铺放均匀,覆面层不得破损.装钉吸声片时,与气流接触部分均用漆泡钉,其余部分用鞋钉装钉.钉泡钉时,在泡钉处加一层垫片,可减少破损现象.对于容积较大的吸声片,为了防止因消声器安装或移动而造成吸声材料下沉,可在容腔内装设适当的托挡板.图图抗性消声器图是利用管道内截面突变,起到消声作用.加工制作时,不能任意改变膨胀室的尺寸.图共振性消声器图制作应按设计要求加工.不能任意改变关键部分的尺寸.穿孔板的孔径和穿孔率应符合设计要求.穿孔板经冲钻孔后,应将孔口的毛刺锉平.共振腔的隔板尺寸应正确,隔板与壁板连接处紧贴.图阻抗复合式消声器组装时,应先用圆钉将制成的消声片装钉成消声片组,现时用铆钉将横隔板与内管分段铆接好,然后用半圆头木螺丝将各段内管与消声片组固定,再将处管与横隔板、外管与消声器两端盖板、盖板与内管分别用半沉头自攻螺丝固定,最后在铆接两端法兰.图消声风管、消声静压箱及消声弯头内所衬的消声材料应均匀贴紧,不能脱落,并且拼缝要密实,表面平整,不能凹凸不平.消声器内的消声材料覆面层不得破损,搭接时应顺气流,且界面不得有毛边.消声器内直接逆风面布质要有保护措施.消声弯管的平面边长大于800mm时,应加调导流吸声片.导流吸声片表面应平滑、圆弧均匀、与弯管连接紧密牢固,不得有松动现象.消声百叶窗,框架应牢固,叶片的片距应均匀,吸声面方向应符合设计要求.消声器内外金属构件表面应涂刷红丹防锈漆两道优质镀锌板材可不涂防锈漆.涂刷前,金属表面应按需要做好处理,清除铁锈、油脂等杂物.涂刷时要求无漏涂、起沟、露底等现象.组装后的成品应按照设计文件及施工验收规范要求进行检验,产品达到要求方可出厂.消声器、消声弯头等在安装应单独设支、吊架,使风管不承受其重量.支吊架应根据消声器的型号、规格和建筑物的结构情况,按照国标或设计图纸的规定选用.消声器在安装前应检查支、吊架等固定件的位置是否正确,预埋件或膨胀螺栓是否安装牢固、可靠.支、吊架必须保证所承担的载荷.消声器支、吊架托铁上穿吊杆的螺孔距离,应比消声器稍宽40～50mm.为了便于调节标高,可以吊杆端部套有50～60mm的丝扣,以便找平、找正.也可用在托铁上加垫的方法找平、找正.消声器的安装方向必须正确,与风管或管件的法兰连接应保证严密、牢固.当空调系统为恒温,要求较高时,消声器外壳应与风管同样作保温处理.消声器安装后,可用拉线或吊线的方法进行检查,不符合要求的应进行修整.消声器安装就位后,应加强管理,采取防护措施.严禁其它支、吊架固定在消声器法兰及支吊架上.4、质量标准消声器安装前应保持干净,做到无油污和浮尘；消声器安装的位置、方向应正确,与风管的连接应严密,不得有损坏与受潮.两组同类型消声器不宜直接串联；现场安装的组合式消声器,消声组件的排列、方向和位置应符合设计要求.单个消声器组件的固定应牢固；消声器、消声弯管均应设独立支、吊架.检查数量:整体安装的消声器,按总数抽查10%,且不得少于5台.现场组装的消声器全数检查.检查方法:手扳和观察检查、核对安装记录.5、成品保护消声器成品应在平整、无积水的室内场地上码放整齐,下部设有垫托,并有必要的防水措施.成品应按规格、型号进行编号.妥善保管,不得遭受雨雪,泥土、灰尘和潮气的侵蚀.消声器在装卸、运输和安装过程中应轻拿轻放,以防损坏成品.消声器在安装前应进行检查,充填的吸声材料不应有明显下沉.发现质量缺陷要进行修复.消声器安装后如遇暂停工阶段,应将端口包扎严密,以免损坏或进入碴土等.6、应注意的质量问题消声器的覆面材料容易破损,使吸声材料外露或脱落,影响功能.制作时,钉覆面材料的泡钉应加垫片.发现覆面材料有破损现象,应根据情况及时修复或更换.消声片敷设的消声材料容易下沉,出现空隙而影响吸声效果.制作时对容积较大的吸声片可在容腔内装设适当的托挡板,搬运及安装时应轻拿轻放.安装前应进行检查,消声材料不得有明显下沉.消声器外壳拼接处及角部易产生孔洞而漏风,制作时应加以注意,发现孔洞后应及时用锡焊或密封胶堵严.穿孔板经钻孔后产生的毛刺易划破覆面材料或产生噪音,应将孔口的毛刺锉平.消声材料填充不均匀、覆面层不紧,消声孔颁不均匀、孔径小、总面积不足等使性能降低,要根据设计或规范严格工艺操作.消声弯头弧形片的弧度不均匀、消声片片距不相等,应认真执行工工艺标准,缺陷予以消除.7、质量记录消声器制作与安装分项工程质量检验评定表.自检、互检记录.预检工程检查记录单.8、安全环保措施进入现场必须遵守安全生产六大纪律.在熔锡时,锡液不许着水,防止飞溅,盐酸要妥善保管.在搬运大型过重通风设备时,要步调一致,配合密切,防止砸伤.在使用完酒精等易燃品后,要严格保管,以防发生火灾.在潮湿地下室施工.应采用36V以下安全低压照明.在组装风管法兰孔时.应用尖冲撬正,严禁用手指触摸.使用剪刀机,上刀架不准放置工具等物品.调整铁皮,脚不能放在踏板上,剪切时,手禁止伸人板空隙中.使用固定式震动剪,两手要扶稳钢板,用力适当,手指离刀口不得小于5厘米.刀片破损应及时停机更换.吊装风管所用的索具要牢固,吊装时应加溜绳稳住,与电线保持安全距离.折方时,应互相配合,料与折方机保持距离,以免翻转的钢板和配重击伤.操作卷圆机、压缝机,手不得直接推送工件.材料间、更衣室不得使用超过60w灯泡,严禁使用碘钨灯和家用加热器包括电炉、电热杯、热得快、电饭煲进行取暖、烧水、烹饪.。
物理性污染控制-第二章-第6节-噪声控制技术——消声
消声器进口端入射声的声功率级
透射声的声功率级
LR LW 1 LW 2
W1 10lg W2
传递损失反映消声器自身的特性，与声源等因素 无关； 适用于理论计算和在实验室检验消声器自身的消 声特性。
(3)减噪量
LNR
）与出口端平均 Lp 1
）之差。 L p2
(2-168)
7
8
消声器所需长度／m
高频失效验算
第二章
噪声污染及其控制
第六节 噪声控制技术——消声
一
概 述
二
阻性消声器
三
Байду номын сангаас
抗性消声器
四 阻抗复合式消声器 五 微穿孔板消声器
六
消声器的设计
三
抗性消声器
原理：利用声抗大小来消声。
特点：选择性强，适于窄带噪声和低、中频 噪声。 与阻性消声器不同，抗性消声器不使用吸声材料，主要是利用
(二)阻性消声器的结构形式
a.直管式
b.片式
c.折板式
d.声流式
e.蜂窝式
f.消声弯头
图2- 38 阻性消声器结构示意图
1.单通道直管式消声器
结构形式：如图2-38(a)所示；
特点：结构简单、气流直通、阻力损失小；
适用：小流量管道消声。 消声衰减量 LA 计算
（1）A．N．别洛夫公式：低、中频
1.单通道直管式消声器
0 的确定（表2-19） 式(2-169)中
0 的关系 表2-19 ( 0 ) 与
00
0.05 0.10 0.11 0.15 0.17 0.20 0.24 0.25 0.31 0.30 0.39 0.35 0.47 0.40 0.55 0.45 0.64 0.50 0.75 0.55 0.86 0.60～1 1～1.5
风管部件与消声器制作工艺
风管部件与消声器制作工艺工艺流程1.风管部件制作2.消声器制作5.3.2风口制作1.组件制作（1）外框制作:用钢板剪成板条，锉去毛刺，精准明确地钻出铆钉孔，再用板边机将板条扳成角钢形状，拼成方框。
然后检查外表的平整度，与设计尺寸的允许偏差不应大于2mm；检查角方，要保证焊好后两对角线之差不大于3mm；最后将四角焊牢再检查一次。
（2）叶片制作:将钢板按设计（或设计指定的标准图集）尺寸剪成所需的条形，通过模具将两边冲压成所需的圆棱，然后锉去毛刺，钻好铆钉孔，再把两头的耳环扳成直角。
（3）技术要求:全部制作过程均须采纳专用模具完成，铝制风口应用专业切割机具。
2.组件装配（1）组装时，其叶片的间距应均匀，允许偏差为±0.1mm，轴的两端应同心，叶片中心线允许偏差不得超过3/1000，叶片的平行度不得超过4/1000。
（2）将设计要求的叶片铆在外框上，要求叶片间距均匀，两端轴中心应在同一直线上，叶片与边框铆接松紧适合，转动调整时应快捷，叶片平直，同边框不得有碰擦。
（3）组装后，圆形风口必需做到圆弧度均匀，矩形风口四角必需方正，表面平整、光滑。
风口转动调整机构快捷、牢靠，定位后无松动迹象。
（4）风口活动部分，如轴、轴套的搭配等，应在装配完成后加注润滑油。
如风口尺寸过大，应对叶片和外框实行加固措施。
（5）风口装配完成后焊接工序不得破坏风口装饰面美观,应在非装饰面进行,可选用气焊或者电焊等焊接方式,铝制风口应采纳氩弧焊。
3.外观要求及处理（1）装配过程中应注意保持风口装饰面无明显的划伤及压痕,风口的装饰面颜色应一致,无花斑现象,点焊应光滑坚固。
（2）毛刺应挫平，明露部分的焊缝应磨平，打光。
风口表面应进行表面处理,铝制风口可采纳阳极氧化处理和抛光处理；钢制风口可采纳喷漆、烤漆等方式。
5.3.3风阀制作1.组件制作阀体短管及阀板的制作应采纳机械形式完成，阀板成型时应尽量采纳专用模具。
转动部件在任何时候都应转动快捷，并应采纳耐腐蚀、耐磨损的材料制作。
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。
阻尼材料
抗性消声器
抗性消声器不使用吸声材料，它是利用管道截面的突变或旁接共振腔，使 声波发生反射或干涉，从而使部分声波不再沿管道继续传播、达到消声的目的。 抗性消声器耐高温、耐气流冲击，适用于消除中低频噪声，实际应用中常 用于消除空压机、内燃机和汽车排气噪声。常用的抗性消声器主要有扩张室 （也叫膨胀室）消声器和共振腔消声器。 扩张室消声器的基本结构是扩张室和接管的组合
阻尼材料与阻尼层
基料 基料是阻尼材料的主要 成分，其作用是使构成阻尼材 料的各种成分进行粘合并粘接 金属板。基料性能的好坏对阻 尼效果起决定性作用。常用的 基料有沥青、橡胶、树脂等。
填料 填料的作用是增 加阻尼材料的内损耗能 力、减少基料的用量以 降低成本。常用的填料 有膨胀珍珠岩粉、石棉 绒、碳酸钙、软木粉等。 一般情况下，填料占阻 尼材料的30～60%。
橡胶隔振器
橡胶隔振器是一种适合于中小型设备和仪器隔振的装置。它具 有良好的隔振缓冲和隔声性能，形状可自由选择，不会产生共振激 增现象，可承受压缩、剪切或剪切-压缩力，但不能承受拉力。由 于橡胶成型容易，也易于与金属牢固地粘接，因此可以设计制造出 各种形状的隔振器，而且重量轻、体积小、价格低、安装方便。其 缺点是易老化，耐高、低温性能差，不耐油污，承载能力也较低。 根据受力状况，橡胶隔振器可分为三种：压缩型、剪切型和复 合型。
3
2
利用绿化降 低噪声
利用地形和 声源的指向 性降低噪声
四、接受者的防护
常用的办法有：佩戴隔音耳塞、耳罩、头盔，采取轮班作业， 缩短在噪声环境中的工作时间等。它们主要是利用隔声的原 理来阻挡噪声传入耳膜.
13.2
隔声
一、概述
隔声
是噪声控制工程中常用的措施之一。它是利用墙 体、各种板材及构件使噪声源和接收者分开，阻断噪 声在空气中的传播，从而达到降低噪声的目的。 当声波在传播过程中,遇到匀质屏障物,使一部分 声能被屏障物反射,一部分被屏障物吸收,一部分声能 透过屏障物辐射到另一空间,透射声能仅是入射声能的 一小部分,具有隔声能力的屏障物,称为隔声构件或隔 声设备.
消音器知识及原理
消声器是控制空气动力性噪声往外传播的有效设备。
它可以看作是管道系统的一个组成部分，在内部做声学处理后，可以减弱噪声的产生与传播，且不影响气流通过，在空气动力性机械设备进、出口气流道口安装一台消声器，可以使进、出口噪声消声量达到10-40db(A)，相应地响度降低50%-93%，主观感觉有明显效果。
消声器按消声原理可以分为：阻性消声器、抗性消声器、微孔消声器、阻抗性复合消声器。
阻性消声器具有吸收中高频声，加工制造简单等特点。
抗性消声器具有针对性强，中低频吸收效果好，不用吸声材料等特点。
微孔消声器是一种新型消声器，该消声器具有低、中频宽带消声性能。
主要用于电厂高压、高温排气放空等。
阻抗性复合消声器具有消声频带宽等特点。
主要用于声级很高、低中频宽带噪声的消声。
评价消声器的性能有两个方面：一是消声器的空气动力性能气动性评价；二是消声器的消声性能评价。
气动性能不但是评价消声器好坏的一个重要指标，也是衡量消声器是否具有实用价值的标志。
选用或设计消声器时，首先要考虑到消声器压力损失必须在许可的极限范围之内，其次要满足噪声标准的要求，这两个方面却一不可。
阻性消声器：阻性消声器的种类很多，按照气流通道的几何形状可分为通道片式消声器、通道拆板式消声器、双圆筒式消声器、室废气处理粉尘处理噪音处理式(迷宫式)消声器、蜂窝状消声器、菱形消声器、正弦波形消声器及圆筒插管式消声器。
阻性消声器的消声原理是利用声阻进行消声的，也就是说，在推导消声量的计算公式时，仅仅考虑声阻碍对消声的贡献，而忽略声抗的影响。
在实际工程中，常常利用吸声材料来制作阻性消声器，以达到降低噪声的目的。
这是由于当声波通过衬贴有多孔吸声材料的管道时，声波将激发多孔材料中无数小孔内空气分子的振动。
其中一部分声能将用于克服摩擦阻力和粘滞力，而变为热能。
一般的说，阻性消声器具有良好的中高频消声性能，而低频性能则较差。
然而只要适当增加吸声材料的厚度、密度以及选用较低的空隙率，低中频消声性能就能大大改善，从而可以做成宽频带阻性消声器。
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
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：
消声器相关参数
T701-6型阻抗复合式消声器T701-6型阻抗复合式消声器系列是较早空调通风系统配用的消声器系列。
T701-6系列共有十种大小不同规格，一般适用风量2000～30000 m3/h，风速为6m/s，外形断面尺寸为800(宽)×500(高)～2000(宽)×1800(高)，其中1# ～ 4# 消声器长度为1.6m 5# ～ 10#为 0.9m 。
此种复合式消声器的抗性消声是由内管截面的突变（不连续）及内外管之间的膨胀室（ 1# ～ 4#为三室串联，5#～ 10#为二室串联）作用所构成，而阻性消声则由超细玻璃棉吸声片吸收声能以降低噪声。
T701-6型消声器系列的单位长度消声量一般为：低频10-15dB/m，中频15-20dB/m，高频20-25 dB/m，单级压力损失15-60Pa。
T701-6型阻抗复合式消声器结构外形图T701-6型阻抗复合式消声器系列规格表序号法兰内径（mm）外形尺寸（mm）有效长度安装长度风量（ m3 / h ）A B A1 B1 L L11 520 230 800 500 1600 1760 33302 510 370 800 600 1600 1760 50003 700 370 1000 600 1600 1760 66704 770 400 1000 800 1600 1760 83205 700 550 1200 800 900 1060 100006 780 630 1200 1000 900 1060 133407 1000 630 1500 1000 900 1060 166408 1000 970 1500 1400 900 1060 250009 1330 970 1800 1800 900 1060 3540010 1500 1310 2000 1800 900 1060 50000T701-6型阻抗复合式消声器的选用注意点： 1.选用消声器的风速6-10m/s为宜，最高12-14m/s.2.1-4号可单级使用，5-10号应多节串联。
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第３９卷第５期 ２０１０年１０月 小型内燃机与摩托车
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ Ｃ０ＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲＣＹＣＬＥ Ｖ０１．３９ Ｎｏ．５ ０ｃｔ．２０１０
新型阻抗复合式消声器的研制 李健 郑忠才 戚晖 赵玉良 陈凡明 （１一山东电力研究院山东济南２５０１０１ ２一山东建筑大学机电学院）
摘要：随着环保意识的日益增强，发动机的噪声污染和排放物污染越来越被人们所重视。针对 ＺＳ１１０５型单缸柴油机排气噪声的特点，设计出一种新型阻抗复合式消声器，利用流体分析软件Ｆｌｕｅｎｔ 和声学分析软件Ｓｙｓｎｏｉｓｅ对其内部空气动力性能和声学性能进行数值模拟，并与原厂抗性消声器进行 对比，通过台架试验进行验证，研制出降噪效果明显、净烟功能好的新型消声器，为指导消声器设计提供 了有力的参考依据。 关键词：阻抗复合式消声器流场分析声场分析 台架试验 中图分类号：ＴＢ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０６３０（２０１０）０５—００５９—０５
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｗ－ｆａｓｈｉｏｎｅｄ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｍｕｆｆｌｅｒ
Ｌｉ Ｊｉａｎ ，Ｚｈｅｎｇ Ｚｈｏｎｇｃａｉ ，Ｑｉ Ｈｕｉ ，Ｚｈａｏ Ｙｕｌｉａｎｇ ，Ｃｈｅｎ Ｆａｎｍｉｎｇ １一Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，２５０１０１，Ｃｈｉｎａ） ２——Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｏｐｌｅ￣ｌｉｆｅ ｑｕａｌｉｔｙ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｗａｒｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃ— ｔｉｏｎ，ｐｅｏｐｌｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｎｏｉｓｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅ· ｓｉｇｎｓ ａ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ—ｆａｓｈｉｏｎｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｕｆｆｌｅｒ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒ－ ａｃｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＺＳ１ １０５ ｓｉｎｇｌｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｄｉｅｓｅ１．ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ａｉｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｂｙ ＦＬＵＥＮＴ ａｎｄ ＳＹＳＮＯＩＳＥ，ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｍｕｆｆｌｅｒ，ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｉｔ ｂｙ ｔｈｅ ｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔ，ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｎｅｗ—ｆａｓｈｉｏｎｅｄ ｍｕｆｆｌｅｒ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｇｉｖｅｓ ａ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｍｕｆｆｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｕｆｆｌｅｒ，Ｆｌｏｗ—ｆｉｅｌｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔ
引言 针对ＺＳ１ １０５型柴油机排放的特点，通过噪声源的 频谱特性分析，建立新型消声器结构理论模型，为获得 较宽的消声频带，把对中高频消声效果较好的阻性消 声器与对中低频消声效果较好的抗性消声器组合在一 起，并在消声器出口处设计添加不锈钢丝棉的除碳烟 腔，使其具有降噪和净烟双重功能，台架试验也验证具 具有较好的消声降烟效果，从而为复杂结构消声器的 设计提供了参考依据，节约了设计周期和成本。 １ 排气消声器结构设计 １．１必需的消声量频率特性 ＺＳ１１０５型柴油机排气噪声是一种宽频带连续噪 声，没有安装消声器时，经实验测量，排气噪声的Ａ声 级为１１７ｄＢ，安装消声器后，要求发动机的噪声为 １００ｄＢ，根据噪声评价数ＮＲ和Ａ声级的关系，计算出 噪声评价曲线（ＮＲ曲线）各中心频率下的声压级，同 时与原机中心频率下的声压级进行比较（如表１和图 １所示），得出ＺＳ１１０５型柴油机的排气噪声所需的消
基金项目：山东省科技攻关项目（项目号２００６ＧＧ２２０６００５）。 作者简介：李健（１９７７一），男，硕士研究生，工程师，主要从事机械振动和噪声控制方面的研究。 ６０ 小型内燃机与摩托车 第３９卷 声量 。如图２所示，ＺＳ１１０５型柴油机对中、高频要 求消声量比较大，且频率越高，所要求的消声量越大 （最高消声量在２ｋＨｚ，其值为１７．８ｄＢ）；而对低频则要 求很低。这是由于人耳对高频声波敏感，而对低频声 波迟钝。’为此，在确定消声器方案时，应以消减中、高 频噪声为主，相应照顾低频噪声。
表１ 原机噪声和允许声压级中心频率对比 中心频 ３１５ ６３ １２５ ２５０ ５００ １００Ｏ ２０００ ４０００ ８０ｏ０ 率（Ｈｚ）
原机噪 １ｏ３７ ｌｌ１．４ １１２．５ １０９．２ １１０．５ ｌ】２．２ ｌｌ０．７ ｌ０５．９ １０１．５ 声（ｄＢ）
允许声 １１９ １１０６ １ｏ４．７ １ｏｏ．４ ９７．３ ９５ ９２．９ ９１．３ ８９．９ 压（ａＢ）
３ ２ ∞ｌ 、
ｌ
３】．５ ６３ １２５ ２５０ ５００ １ｋ ２ｋ ４ｋ ８ｋ ｆ／Ｈｚ
图１ 原机噪声与允许声压级对比
２．２排气消声器结构模型 根据必需的消声量频率特性，确定采用扩张式与 穿孔管、穿孔板组合，再加吸声材料的阻抗复合式消声 器，这样扩张式消声器主要在３１．５～５ｋＨｚ的频带上获 得普遍的消声，穿孔管、穿孔板消声结构以及吸声材料 可进一步消减１ｋ～８ｋＨｚ之间中、高频部分的噪声，最 终设计的新型阻抗复合式消声器的结构方案为四腔结 构，采用右端穿孔管为人口管，第１、２腔和２、３腔内插 管连接，３、４腔穿孔管连接，３腔吸声材料为玻璃纤维， ４腔除碳烟材料为不锈钢丝棉，以降低发动机的排气 烟度，如图３所示。图４为原厂单腔抗性消声器，采用 右端穿孔管为人口管，左端穿孔管为出口管。 图３ ４腔结构消声器简图 图４原Ｊ消声器简图 消声器外腔直径为１４２ｍｍ，所用材料是壁厚为 １ｍｍ的Ｑ２３５，４节扩张室消声器的总长为ｏ．５５ｍ，加 上进、排气管长度，则所设计的４腔净烟消声器的全长 ｏ．７９ｍ。进气穿孔管小孔直径为１２ｍｍ，穿孔率为 ３０％，中间穿孔板穿孔率为２５％，保证入口流体面积 要大于出口面积，在兼顾压力损失的同时，也要考虑柴 油机损失功率在允许的范围内 。 ３新型消声器内部流场ＣＦＤ数值模拟 分析 运用Ｆｌｕｅｎｔ软件分析消声器内部流场和压力场对 消声性能的影响 。只要满足压力损失和柴油机功 率损失在允许的范围内，为研究方便，对排气消声器结 构进行了简化，忽略吸声材料和除碳烟材料对气流的 影响，即认为气流在经过吸声材料和除碳烟材料时不 受阻碍。 ３．１速度场分布 气流速度对消声器消声性能的影响主要体现在两 个方面：气流速度的方向和大小影响气流中声波的传 播，使吸声结构表面上的边界条件相应改变，从而影响 声波在消声器中传播时的衰减规律；气流本身的湍流 运动产生涡流噪声（以中高频为主）和固体构件的受 迫振动要产生的噪声（以低频为主），统称为“气流再 生噪声”。气流再生噪声主要取决于气流速度与消声 器结构，与气流速度一般近似为六次方的关系，故气流 速度是评价气流再生噪声的重要指标。 从图５和图６中心平面处的速度场分布云图可以 看出：采用穿孔管进气管，沿着管道气流速度逐渐降 低，到达穿孔管末端时，速度降到最低值，沿ｚ轴速度 变化幅度较大，穿孔管小孔处速度较高，沿ｚ轴轴向方 向各排小孔的速度并不相等，靠近入口处速度较大，随 着ｚ值的增大，小孔中心平面呈现减小趋势。新型消 第５期 李健等：新型阻抗复合式消声器的研制 ６ｌ 声器在第１腔膨胀腔内速度分布比较均匀，靠近内壁 处速度很小，但当气流流经进气内插管前端，速度迅速 上升，变化幅度较大，随着管道长度的增加，在内插管 后端速度值开始降低，变化幅度较进入时小；在流经穿 孔隔板并未产生过大的速度集中，但在气流进入排气 管前端时速度变化最大，速度值也随之达到最大。原 厂消声器１腔结构，最大速度值为９９．１ ｍ／ｓ，明显高 于４腔结构９２．１ ｍ／ｓ，这说明消声器腔数多，产生的 速度值小。新型消声器采用４腔结构，内部使用内插 管连接，且与进口管轴线相互错开一定距离，致使气流 多次经过１８０。的转折与回流，从而增加了声波反射和 声能损耗，有利于降低噪声。 图５新型消声器速度场 分布云图 图６原厂消声器速度场 分布云图 ３．２压力场分布 从图７和图８消声器中心平面处压力场分布云图 中可以看出：新型消声器从第１腔到第４腔压力逐级 递减明显，各腔压力变化均匀，在第２、３腔内插管处出 现压力集中略大于２腔进入压力，最大压力出现在１ 腔穿孔管末端；原厂消声器采用１腔结构，整个扩张腔 压力变化不大，在气流由小孔进入排气穿孔管时，产生 较大的压力变化。新型消声器最大压力值为９．５３ｅ＋ Ｏ３ Ｐａ，远大于原厂消声器的４．４１ｅ＋０２ Ｐａ。采用穿孔 管进气管结构，最大压力出现在第１腔穿孔管末端，这 是由于隔板阻挡气流形成积压，其压力越高越有利于 气流从／Ｊ，￣Ｌ处扩散到膨胀腔内。气体从膨胀腔流往下 １腔进口内插管时，气体收缩通过内插管截面，压力变 化幅度最大。原厂消声器压力值最小，说明１腔结构 明显比多腔结构产生的压力损失小。 图７新型消声器压力场 分布云图 图８原厂消声器压力场 分布云图 通过消声器内部速度分布和压力分布进行数值模 拟，可以对消声器内部流场有个形象的了解，有助于合 理选择消声器结构参数，尽量消除产生再生噪声的可 能性，充分利用气流与声波流逆向作用提高消声效果。 综合比较，新型消声器最大速度值最小，产生涡流和再 生噪声也比较小，采用４腔穿孔管、内插管和穿孑Ｌ板组 合结构，有效增加声波反射和声能损耗，从而达到良好 的消声效果。 ４排气净烟消声器消声性能分析 在ＳＹＳＮＯＩＳＥ中新建计算模型，设定数值计算方 法为有限元法，读人ＡＮＳＹＳ导出的文件，为导入的网 格进行几何检查，施加边界条件，计算的频率范围是从 ２０Ｈｚ到３０００Ｈｚ，以每隔１０Ｈｚ计算一次来设置频率计 算区间，频率增量后即可进行方程求解。 如图９所示，新型消声器和原厂消声器的传递损 失可以看出：在５０Ｈｚ和３００Ｈｚ低频段原厂消声量最 大值都明显高于新型消声器模型，说明单腔消声器在 低频处具有良好的消声效果；在中频段５５０Ｈｚ附近， 两模型最大消声量基本持平，６５０～１０００Ｈｚ频率段新 型消声器模型消声频率和通过频率都要比原厂模型消 声量大，１０００Ｈｚ～２０００Ｈｚ范围内原厂模型共振峰明 显数量增多，波动较大，相应的消声频率和通过频率就 比较窄；在２２００Ｈｚ附近新型模型达到消声量最大值 ６０ｄＢ，比原厂模型消声量大近３５ｄＢ，在２５００Ｈｚ～ ３０００Ｈｚ范围内，新型模型消声量明显大于原厂模型， 且消声频率和通过频率都要比原厂模型稍微大些，这 说明新型模型在高频部分消声量明显好于原厂模型。 综上所述比较，新型消声器模型的消声效果要好于原 厂模型。