消声器

消声器是允许气流通过，却又能阻止或减小声音传播的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。

种类概述

消声器种类很多，但究其消声机理，又可以把它分为六种主要的类型，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器。

微穿孔式

现有的消声器，大多采用阻抗复合型消声原理。由于结构复杂、重量大、高温氧化吸声填料，高速气流冲击吸声填料，水气渗透吸声填料等原因，消声器很容易出现维修频繁、消声效果差，使用周期短等情况。

而这历来是消音器的设计难点，微穿孔消声器则综合了合理的消声原理所设计解决了上述问题，取得了良好效果。微穿孔消声器消声器不使用任何阻性吸声填料，采用微穿小孔多空腔结构，高压气流在消声器内经多次控流进入空腔体，逐级改变原气流的声频。阻力损失小，消声频带宽，工作时不起尘。不怕油雾、水气。耐高温、耐高速气流冲击。使环境噪声符合国家《工业企业噪声卫生标准》。 广泛用于石油、化工、冶金、纺织等行业。

折叠阻性式

主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波减弱。阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。因此，人们就把这种消声器称为阻性消声器。阻性消声器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。

折叠抗性式

是由突变界面的管和室组合而成的，好象是一个声学滤波器，与电学滤波器相似，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻，称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容，称为声顺。与电学滤波器类似，每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入一个短管时，只有在一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达二个短管口，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔.只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合.就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。抗性消声器适用于消除中、低频噪声。

把阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合起来，就构成了阻抗复合式消声器。

微穿孔板式

一般是用厚度小于1mm的纯金属薄板制作，在薄板上用孔径小于1mm的钻头穿孔，穿孔率为1%一3%。选择不同的穿孔率和板厚不同的腔深，就可以控制消声器的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果。

折叠小孔式

小孔消声器的结构是一根末端封闭的直管，管壁上钻有很多小孔。小孔消声器的原理是以喷气噪消声器声的频谱为依据的，如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替，当气流经过小孔时、喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。

折叠有源式

基本原理是在原来的声场中，利用电子设备再产生一个与原来的声压大小相等、相位相反的声波，使其在一定范围内与原来的声场相抵消。这种消声器是一套仪器装置，主要由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成。原理

一、微孔板吸声结构的理论

在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔径小于等于1.0mm的微孔，穿孔率为1~5%，

后部留有一定的厚度(5-20cm)空气层，该层不填任何吸声材料 ，这样即构成了微穿孔板吸声结构。它是一种低声质量，高声阻的共振吸声结构，其研究表明，表征微穿孔板吸声特性的吸声系数和频带宽度，主要由微穿孔板的声质量m和声阻r来决定，而这两个因素又与微孔直径d及穿孔率p有关。微穿孔板吸声结构的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算:

Z=r+jwm=jctg(WD/C)(1)

公式中:

ρ--空气密度(kg/cm3);

C--空气中声速(m/s);

D--腔深(mm);

m--相对声质量;

r--相对声阻;

w--角频率，W=2πf(f为频率);

而r和m分别由式(2)(3)表达:

r=atkr/dzp(2)

m=(0.294)×10-3tkm/p(3)

式中:

t--板厚(毫米)

d--孔径(毫米)

p--穿孔率(%)

kr--声阻系数kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t

km--声质量系数km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t

其中x=abf，a和b为常数，对于绝热板a=0.147,b=0.32;对于导热板a=0.235，b=0.21吸收的角频带宽度，近似地由r/m决定，此值越大，吸声的频带越宽。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)

式中l--常数，对于金属板l=1140,而隔热板l=500。上式也可以用式(5)表达:

r/m=50f((kr/km)/x2)(5)

而kr/km的近似计算式为:

kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)

利用以上各式就可以从要求的r、m、f求出微穿孔板吸声结构的x、d、t、p等参量。由于微穿孔板的孔径很小且稀，基声阻r值比普通穿孔板大得多，而声质量m又很小，故吸声频带比普通穿孔板共振吸声结构大得多，一般性能较好的单层或双层微穿孔板吸声结构的吸声频带宽度可以达到6~10个1/3信频程以上。这就是微穿孔板吸声结构大的特点。

共振时的大吸声系数α0为α0=4r/(1+r)2(7)

具体设计微穿孔板吸声结构时，可通过计算，也可查图表，计算结果与实测结果相近。在实际工程中为了扩大吸声频带的宽度，往往采用不同孔径、不同穿孔率的双层或多层微穿孔板复合结构。

二、微穿孔板理论在抗喷阻消声器设计中的应用

利用微穿孔板声学结构设计制造的消声器种类很多，主要型为抗喷阻型消声器。该型式消声器是用不锈钢穿孔薄板制成，因该九台消声器是用于石化单位，空气腐蚀性比较大，故穿孔板后的空气层内填装的吸声材料为耐腐蚀金属软丝布。利用吸声材料的阻性吸声原理，进一步达到降噪消声的作用，

消声器其吸声系数高，吸收频带宽，压力损失小，气流再生噪声低，且易于控制。为获得宽频带高吸收效果，一般用三级微穿孔板结构。微穿孔板与外壳体之间以及微穿板之间的空腔尺寸大小按需要吸收的频带不同而异，低频腔大(150~200mm),中频小些(80~120mm)，高频更小些(30~50mm)，双层结构的前腔深度一般应小于后腔，前后腔深度之比不大于1:3，前部接近气流的一层微穿孔板穿孔率应高于后层，为减小轴向声传播的影响，可在微穿孔板消声器的空腔内每隔500mm左右加一块横向隔板。试验证明，微穿孔板消声器不论是低频、中频、高频消声性能实测值比理论估算值要好。且消声量与流速有关，与消声器温升无关，当流速达到70米/秒时，一般其它型式消声器已无法解决噪声问题，而微孔型消声器可承受70m/s气流速度的冲击，仍有15dBA以上的消声器。这也是微孔消声器优于一般消声器一个重要特点。

三、抗喷阻型消声器特点

本型式消声器综合了微穿孔板合理的消声原理设计而成，使高压蒸汽在消声器内经一次控流后进入降压腔扩容后，从而形成低压蒸汽从小孔喷出，经过降压体外的阻声罩使降压体发出的剩余噪声得到有效的吸收，消声器达35dB(A)以上(一级至三级消声之间比例为35%，50%，15%)。选购指标

衡量消声器的好坏，主要考虑以下三个方面:

1、消声器的消声性能;(消声量和频谱特性)

2、消声器的空气动力性能;(压力损失等)

3、消声器的结构性能。(尺寸、价格、寿命等)

· 消声器的消声频率特性。抗喷阻型消声器对各频噪声效果*。

· 消声器的适用风速一般为6-8m/s，高不宜超过12m/s，同时注意消声器的压力损失。

· 注意消声器的净通道截面积，风管和消声器连接时，必要时(风速有限制时)需作放大处理。

· 消声器等消声设备安装，须有独立的承重吊杆或底座;与声源设备须通过软接头连接。

· 当两个消声弯头串联使用时，两个弯头的连接间距应大于弯头截面对角线长度的2.5倍。

· 对于高温、高湿、有油雾、水气的环境系统一般选用微孔结构消声设备，对于有洁净要求的诸如手术室、录音室、洁净厂房等环境系统，应采用微孔结构消声设备。

· 相邻用房管路串通时，注意室内噪声通过管路相互影响，必要时风口作消声处理。选用

消声器的选用应根据防火、防潮、防腐、洁净度要求，安装的空间位置，噪声源频谱特性，系统自然声衰减，系统气流再生噪声，房间允许噪声级，允许压力损失，设备价格等诸多因素综合考虑并根据实际情况有所偏重。一般的情况是: 消声器的消声量越大，压力损失及价格越大;消声量相同时，如果压力损失越小，消声器所占空间就越大。产品特点

1、消声器主要由消声筒、消声片、上下封板(或封头)、防雨帽、节流管、节流板、连接管(或法兰)、支座、起吊环、铭牌等零部件组成。

2、具有安装方便、消声效果好、寿命长等特点。

3、消声器可独立支承，在运行和停运时可自由膨胀，使排汽管道不因消声器的安装而受到额外载荷，保证排汽管道工作的安全可靠性。

4、可根据设计或用户要求，采用特殊的活动连接装置。

5、消声器材质采用优质碳钢或优质不锈钢等材料制造，具有足够的耐热强度和耐腐蚀性能，使设备经久耐用。主要类别

消声器的消声原理是利用腔与管的适当组合，来达到两种作用来消声的:

一是利用管道截面突变(即声抗的变化)使沿管道传播的声波向声源方向反射回去，从而使声能反射回原处;

二是利用几个界面的反射，使原来一个向前传播的声波又回到原点，并再次折回向前传播，该点与尚未被反射的二个向前传播的声波汇合，而且两者在振幅上相等，在相位上差180度的奇数倍，从而互相干涉而抵消。

折叠风机式

主要适用于降低罗茨系列、轴流系列风机的进排气噪声，也可以用于对排气管道及其它高压风机的降噪，消声量15-30dB(A)，压力损失少于500Pa。

阻抗声流型通风、排气管道及风机消声器结构原理

根据对工业用各类风机运行现场噪声源进行实际测试所取得的频谱特性资料来确定在哪些频谱范围内需要多大消声量作为设计吸声体及流体通道的主要依据，同时采用了具有较大吸声材料饰面的狭矩形通道，以增强吸收效果。另，风机的噪声源在大噪声级时，其频谱值往往不止一种，而对不同频谱带，对其消声量要求也不相同。为此系列通风管道消音器及鼓引风机消声器均为阻抗声流型，采用了对高、中频噪声起吸音消声作用的阻式结构及对中、低频噪声起消声降音作用的抗式结构，同时在阻式通道中采用了高频及低频两种吸音消声区，用以大限度的增宽消声频带，以实现良好的消声降噪效果

其特点如下:

1、采用多级消声，消声量大，排汽消声器可达35~40分贝;安全阀消声器可达25分贝以上;风机消声器可达30~40分贝以上。

2、体积小，重量轻，安装简便，易维护。

3、ZXP、ZXA系列，筒体采用优质不锈钢，具有足够高的强度和耐腐蚀性。

4、能单独固定、吸收排汽管道的垂直及水平热位移，使排汽管道不因消声器的安装而受到额外的荷载，保证排汽管道在热能工作下的安全性。

折叠

3、锅炉消声器的结构性能。(尺寸合理、造价低、寿命长等)

消声器设备,锅炉点火排汽消声器,蒸汽安全阀消声器,低压蒸汽消声器(TD型)新型高效抗喷阻型系列消声器设备被广泛使用于发电、化工、冶金、纺织等工业厂矿中用于各种型号锅炉、汽机排汽;风机;安全门等设备的消声降音。该系列消声器设备是根据抗、喷、阻复合消声原理所研制，具有消声量大、体积小、重量轻及安装方便无检修等诸多优点。

0.35-0.45mm后，发动机启动后运转正常，但是当汽车行驶约40公里后，消声器又出现放炮现象。

故障检查与排除:根据上述现象对消声器放炮原因进行了仔细分析，为找出故障症结，检查了点火次序、分电器断电触点臂弹簧力、点火正时、火花塞等均未发现问题。继续检查化油器空气滤清器、气门间隙也没结果。再次启动发动机又运转正常，但是没有多久旧病又复发了。 停车再次检查分电器部分。通过拆卸和仔细检查，终于发现断电器触点臂至低压

主要作用

降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保证其排气畅通、阻力小及足够强度。消声器要经受500℃~700℃高温排气，保证在汽车规定的行驶里程内，不损坏、不失去消声效果。

汽车噪声主要来自汽车排气噪声。若不加消声器，噪声可达100分贝以上。其次为引擎噪声和轮胎噪声，引擎噪声在汽车正常运转时，可达90分贝以上，而轮胎噪声在车速为90公里/时以上时，可达95分贝左右。因此，在排气系统中加上消声器，可使汽车排气噪声降低20-30分贝。在引擎方面，以汽油引擎代替柴油引擎，可以降低引擎噪声6-8分贝。