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1、第一部分：柴油机消声器设计原理、阻性消声器的原理阻性消声器是利用吸声材料的吸声作用，使沿管道传播截面积的改变或旁接 共振腔等在声传播过程引起声阻抗的改变，产生声能的反射和消耗，从而达到消 声目的的消声装置。其主要原理是利用多孔吸声材料来降低噪声。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，就构成了阻性消音器。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。阻性消音器器就好像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奸、 对低频消声效果较差。阻性消声器形式种
2、类很多，目前用在机房低噪声工程上的主要由直管式消声 器和片式消声器两种。其消声性能主要和通道形式、长度及吸声材料的性能有关。 直管式消声器是阻性消声器中最简单的一种。二、阻性消声器设计技术要点：2.1、正确合理选择阻性消声器的结构形式对大风量大尺寸进排风要求场合宜选用片式消声器，对消声量要求较高，风压 余量较大的进排风场合宜选用折板式或多室式消声器，对确少安装空间的场合可 选用百页式消声器。2.2、正确选用阻性吸声材料选择阻性消声器内的多孔吸声材料除了应满足吸声性能要求之外，还应注意 防潮、耐湿、耐气流冲刷及净化等工艺要求。通常采用离心玻璃棉和矿棉作为吸 声材料，如有净化及防纤维吹出要求，则可
3、采用阻燃聚氨脂声学泡沫塑料，对某 些地下工程砖砌风道消声，则可选用膨胀珍珠岩吸声砖作为阻性吸声材料。2.2.1合理确定阻性消声器内吸声层的厚度及密度对于一般阻性直管式及片式消声器的吸声片厚度宜为50100mm，对于低频噪 声成分较多的管道消声，则消声片厚度可取150200mm,而靠消声器外壳的吸声层 厚度一般可取消声片厚度的一半;为减少阻塞比，增加气流通道面积，也可将片式 消声器的消声片设计成一半为厚片，一半为薄片。消声片内的离心玻璃棉或矿棉 的密度通常应选2448kg/m3,密度大一些对低频消声有利。而阻燃聚氨脂声学泡 沫塑料的密度宜为3040kg/m3。2.2.2合理确定阻性消声器内气流通
4、道的断面尺寸阻性消声器的断面尺寸对消声器的消声性能及空气动力性能均有直接关系。下 表为阻性消声器通道断面尺寸控制值，超过该控制值,消声器将呈高频失效状态。国性消声器通道甲面尺寸控制值门口 岫f 业 士 四 TT匕一岫由厂11蛛出11.阻性消声器形式断面尺寸控制值祯阻性消声器形式断面尺寸控制值mni匮形直管式0300矩形片式片间涟100200面形列管式200矩形折板式片间弱10卜200矩形蜂窝式150200百叶式片间距50-1002.2.3合理确定阻性消声器内消声片的护面层材料消声片的护面层材料及做法应满足不影响消声性能及和消声器内的气流速 度相适应两个前提条件。最常见的护面层材料为玻璃纤维布加
5、金属穿孔板，玻璃 纤维布一般为0.1-0.2mm,而金属穿孔板一般要求穿孔率20%,孔径常取4 6。在工程上对有防水要求的护面层，则可在金属穿孔板内加设一层聚已烯薄膜 或PVF耐候膜，这样一来虽对高频吸声有一定影响，但对低频吸声略有改善。2.2.4合理确定消声器的有效长度由于消声器的实际消声效果受声源强度、气流再生噪声及末端背景噪声的影 响，在一定条件下，消声器的长度并不同消声量成正比，因此必须合理确定消声 器的有效长度。一般可选择12m，消声要求较高时可选34m，并以分段设置为好。2.2.5控制消声器内的气流速度对有较高安静要求的消声场合，消声器内的气流速度应控制在58m/s以内。2.2.6
6、改善阻性消声器低频性能的措施由于阻性消声器低频性能较中高频性能要差,设计中可采用加大消声片厚 度、提高多孔吸声材料密度、在吸声层后留一定深度的空气层，或采用阻抗复合 式消声器等措施三、阻性消声器的计算3.1直管式消声器消声量计算公式为：AL=O（a0） L*P/S式中：AL为消声量，（a0）为和材料吸声系数邳有关的消声系数。（粗略计算时可取（a0） 值为1）L为消声器有效长度P为消声器通道截面周长S消声器通道截面积由公式可知，阻式直管式消声器的消声量除同吸声材料性能有关外，还和消 声器的有效长度L及通道截面周长?成正比，而和消声器通道截面积，成反比。因 此增加有效长度L和通道周长和截面积之比P
7、/S即可提高消声量。当通道截面积因流量、流速要求而确定时，选择合理的通道截面形状，也可提高消声效果。3.2片式消声器消声量计算公式为：AL=2O(a0) *L * (a+h) /a*h式中：AL为消声量，(a0)为和材料吸声系数a0有关 的消声系数。L为消声器有效长度a消声器通道宽度h消声器通道高度3.3阻式消声器的上限失效频率当阻式直管式消声器通道截面积 较大时，如圆管直径或方管边长大于 300mm，片式消声器的片间距大于250mm，高频声波将成束状直接通过消声器，而很少和管道内壁面吸声层面接触，减少了 声吸收，降低了消声效果。工程中将此现象称为高频失效，并将消声量开始明显 下降的频率称为上
8、限失效频率,其经验计算公式为：f 上=1.85*c/D式中：f上为上限失效频率c 为声速二340(m/s)D为通道截面的直径(m),当通道截面为矩形时(边长为a,h), 则 D=1.13。二抗性消声器1、抗性消声器的原理抗性消声器：通过管道截面的突变处或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻 抗的改变而产生声能的反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能,以达到 消声目的的消声器。主要适于降低低频及中低频段的噪声。抗性消声器的最大优点是不需使 用多孔吸声材料,因此在耐高温、抗潮湿、对流速较大、洁净要求较高的条件均 比阻性消声器好。抗性消声器是由突变界面的管和室组合而成的，好像是一个声学滤波器，和 电
9、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。和电学滤波器类似，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第一个短管时，只有在第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第二个短管口，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。2、阻性消声器设计技术要点2.2.1、抗
10、性消声器的分类抗性消声器就是一组声学滤波器，滤掉某些频率成分的噪声，达到消声的目的。它和阻性消声器最大的区别是没有多孔性吸声材料，包括共振式消声器和扩 张式消声共振式消声器是利用共振结构的阻抗引起声波的反射而进行消声。它由小孔 板和共振腔构成。主要用于消除低频或中频窄带噪声或峰值噪声。结构简单，空 气阻力小。扩张式消声器又称膨胀式消声器，由各个扩张室和连管连接起来组成。它是 利用横断面积的扩张、收缩引起声波的反射和干涉来进行消声的。其消声性能主 要取决于扩张室的扩张比和长度。抗性消声器主要适用于降低以中低频噪声为主的空气动力性设备噪声，如发 动机排气噪声等。2.2.2、抗性消声器的主要控制参数
11、抗性消声器选用的主要控制参数是消声量、频谱特，性、风速、风量、空气阻 力(系数)。为防止再生噪声的影响，消声器空气通道内流速应根据控制噪声级标准的要 求确定，阻性消声器一般宜在8m/s以下，最大不应宜12m/s。合理确定抗性消声器的膨胀比m值，以确定消声器的大小，对于较大风量的管 道，m值可取35;中等大小风管，m值可取68;较小的管道，则可取n值为815, 最大不宜大于20o合理确定抗性消声器膨胀室及插入管的长度，以消除通过频率，改善消声特 性。扩张室的长径比影响抗性消声器的消声频率和特性，长径比大，低频性能较 好，反之，高频消声性能改善3、抗性消声器的计算:抗性消声器的消声性能主要同抗性膨
12、胀室的膨胀比m及膨胀室的长度L有关， 膨胀比决定抗性消声器消声量的大小，长度决定抗性消声器的消声频率特性抗性消声器最大消声量计算公式：当m5时，最大消声量可近似由下式计算：A Lmax=20 lg m -6和消声量最大值相对应的峰值频率和扩张室长度分别为：fn=(2n+1)*c/4LL=(2n+1)*久/4 式中：c为声速，久为波长。久二c/fA同岫直的关系5mA LnasmA mA UaK10812.2202021. 9913.22220.834. 41014.12421.646. 51215,62622. 358. 51416,92822, 969. 81618.13023. 57IL 1
13、1819.1当抗性消声器扩张室长度为四分之一波长的奇数倍时，消声量为最大值，而当 扩张室长度为二分之一波长的整数倍时，消声量为零，其相应的频率称为通过频 率，通过频率和相应的扩张室长度分别为：fn=n*c/2LL=n* A /2由于单节抗性消声器有许多通过频率的缺点，因此在工程使用上常采用内接 插入管及多节扩张室串联的方法，以消除通过频率。如当插入管长度为1/2扩张 室长度时，可消除1/2长的奇数倍通过频率，当另一端插入管长度为1/4扩张室长 度时，则可消除1/2长的偶数倍通过频率。由抗性消声器消声量公式可知，消声量随膨胀比m值的增大而提高，但当m值过 大时，膨胀室截面积也较大，此时，也会如阻
14、性消声器一样产生抗性消声器高频 失效现象，使消声量显著降低。一般情况下，为了保证一定的消声效果，消声器 的膨胀比应大于4。第二部分：柴油机消声器的测试方法本标准规定了内燃机的排气消声器的试验方法 本标准适用于公司的中小功率覆盖的所有机型。二、消声器的定义及基本要求：2.1消声器的定义: 消声器：为具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效地降低气流噪声的装置。2.2消声器有三方面基本要求：1）较好的消声频率特性（声学性能）。2）空气阻力损失小（空气动力学性能）。3）结构简单、寿命长，体积小，造价低（结构性能）。2.3消声器消声性能的常用指标如下：1）传声损失：为入口和出口声功率级的差。（评价效果
15、好，较难测量）2）末端声压级差：为入口和出口声压级的差。（误差大，容易测量）3）插入损失：在系统某处，有无消声器时声压级的差。（较实用）4）每米消声量：是沿消声管道中，每米的消声量dB。（比较常用插入损失：消声器的插入损失为装配消声器前后，通过排气口辐射声功率级 之差。符号：D,单位dB。功率损失比：消声器的功率损失比为内燃机标定工况下，使用消声器前后的 功率差值和没有使用消声器时功率值的百分比。符号：r注：内燃机排气消声器一般包括从消声器进气口开始的整个消声器部件，不包括内燃机排 气管和排气岐管。三、测量条件：3.1在实验室测量中，内燃机应按GB1105.1中规定的标定工况，即在标定 功率好相应转速下稳定运转。油温、水温（风温）达到稳定时方能进行测试。3.2内燃机排气系统（包括消声器、管道）的长度、管径胡形状要尽量接 近实际使用情况。3.3除排气噪声外，其他噪声均做完测量时的背景噪声，测量噪声和背景 噪声声压级
