柴油機(jī)消聲器|抗噴阻式消聲器	柴油機(jī)消音器|蒸汽排孔消音器

柴油機(jī)消聲器的設(shè)計(jì)原理和測試標(biāo)準(zhǔn)；
第一部分：柴油機(jī)消聲器設(shè)計(jì)原理；
一、阻性消聲器的原理；阻性消聲器是利用吸聲材料的吸聲作用，使沿管道傳播；其主要原理是利用多孔吸聲材料來降低噪聲；阻性消聲器形式種類很多，目前用在機(jī)房低噪聲工程上；
二、阻性消聲器設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：2.1、正確合理選擇阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式；對(duì)大風(fēng)量大尺寸進(jìn)排風(fēng)要求場合宜選用片式消聲器,對(duì)；2.2、正消聲器的設(shè)計(jì)原理和測試標(biāo)準(zhǔn)
第一部分：柴油機(jī)消聲器設(shè)計(jì)原理
一、阻性消聲器的原理
     阻性消聲器是利用吸聲材料的吸聲作用，使沿管道傳播截面積的改變或旁接共振腔等在聲傳播過程引起聲阻抗的改變，產(chǎn)生聲能的反射與消耗，從而達(dá)到消聲目的的消聲裝置。
     其主要原理是利用多孔吸聲材料來降低噪聲。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消音器。當(dāng)聲波進(jìn)入阻性消聲器時(shí)，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使通過消聲器的聲波減弱。阻性消音器器就好像電學(xué)上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。因此，人們就把這種消聲器稱為阻性消聲器。阻性消聲器對(duì)中高頻消聲效果奸、對(duì)低頻消聲效果較差。
     阻性消聲器形式種類很多，目前用在機(jī)房低噪聲工程上的主要由直管式消聲器和片式消聲器兩種。其消聲性能主要與通道形式、長度及吸聲材料的性能有關(guān)。 直管式消聲器是阻性消聲器中簡單的一種。
二、柴油機(jī)消聲器設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)：
2.1、正確合理選擇阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式
     對(duì)大風(fēng)量大尺寸進(jìn)排風(fēng)要求場合宜選用片式消聲器,對(duì)消聲量要求較高,風(fēng)壓余量較大的進(jìn)排風(fēng)場合宜選用折板式或多室式消聲器,對(duì)確少安裝空間的場合可選用百頁式消聲器。
2.2、正確選用阻性吸聲材料
     選擇阻性消聲器內(nèi)的多孔吸聲材料除了應(yīng)滿足吸聲性能要求之外,還應(yīng)注意防潮、耐濕、耐氣流沖刷及凈化等工藝要求。通常采用離心玻璃棉和礦棉作為吸聲材料，如有凈化及防纖維吹出要求，則可采用阻燃聚氨脂聲學(xué)泡沫塑料，對(duì)某些地下工程磚砌風(fēng)道消聲，則可選用膨脹珍珠巖吸聲磚作為阻性吸聲材料。
     2.2.1 合理確定阻性消聲器內(nèi)吸聲層的厚度及密度對(duì)于一般阻性直管式及片式消聲器的吸聲片厚度宜為50~100mm,對(duì)于低頻噪聲成分較多的管道消聲,則消聲片厚度可取150~200mm,而靠消聲器外殼的吸聲層厚度一般可取消聲片厚度的一半;為減少阻塞比,增加氣流通道面積,也可將片式消聲器的消聲片設(shè)計(jì)成一半為厚片,一半為薄片。消聲片內(nèi)的離心玻璃棉或礦棉的密度通常應(yīng)選24~48kg/m3,密度大一些對(duì)低頻消聲有利。而阻燃聚氨脂聲學(xué)泡沫塑料的密度宜為30~40kg/m3。
     2.2.2 合理確定阻性消聲器內(nèi)氣流通道的斷面尺寸
     阻性消聲器的斷面尺寸對(duì)消聲器的消聲性能及空氣動(dòng)力性能均有直接關(guān)系。下表為阻性消聲器通道斷面尺寸控制值,超過該控制值,消聲器將呈高頻失效狀態(tài)。
產(chǎn)品中心技術(shù)部 消聲器的設(shè)計(jì)原理和測試標(biāo)準(zhǔn)
     2.2.3 合理確定阻性消聲器內(nèi)消聲片的護(hù)面層材料
     消聲片的護(hù)面層材料及做法應(yīng)滿足不影響消聲性能及與消聲器內(nèi)的氣流速度相適應(yīng)兩個(gè)前提條件。最常見的護(hù)面層材料為玻璃纖維布加金屬穿孔板，玻璃纖維布一般為0.1-0.2mm,而金屬穿孔板一般要求穿孔率≥20%,孔徑常取Φ4~Φ6。在工程上對(duì)有防水要求的護(hù)面層，則可在金屬穿孔板內(nèi)加設(shè)一層聚已烯薄膜或PVF耐候膜，這樣一來雖對(duì)高頻吸聲有一定影響，但對(duì)低頻吸聲略有改善。
     2.2.4 合理確定消聲器的有效長度由于消聲器的實(shí)際消聲效果受聲源強(qiáng)度、氣流再生噪聲及末端背景噪聲的影響,在一定條件下, 消聲器的長度并不同消聲量成正比,因此必須合理確定消聲器的有效長度。一般可選擇1~2m，消聲要求較高時(shí)可選3~4m，并以分段設(shè)置為好。
     2.2.5 控制消聲器內(nèi)的氣流速度 對(duì)有較高安靜要求的消聲場合, 消聲器內(nèi)的氣流速度應(yīng)控制在5~8m/s以內(nèi)。 2.2.6 改善阻性消聲器低頻性能的措施,由于阻性消聲器低頻性能較中高頻性能要差,設(shè)計(jì)中可采用加大消聲片厚度、提高多孔吸聲材料密度、在吸聲層后留一定深度的空氣層，或采用阻抗復(fù)合式消聲器等措施
三、阻性消聲器的計(jì)算
3.1 直管式消聲器消聲量計(jì)算公式為：
ΔL=Φ（a0）L*P/S 式中: ΔL為消聲量， Φ（a0）為與材料吸聲系數(shù)a0有關(guān)的消聲系數(shù)。(粗略計(jì)算時(shí)可取Φ（a0）值為1)
L為消聲器有效長度 P為消聲器通道截面周長 S消聲器通道截面積 由公式可知，阻式直管式消聲器的消聲量除同吸聲材料性能有關(guān)外，還與消聲器的有效長度L及通道截面周長P成正比，而與消聲器通道截面積S成反比。因此增加有效長度L和通道周長與截面積之比P/S即可提高消聲量。當(dāng)通道截面積因流量、流速要求而確定時(shí)，選擇合理的通道截面形狀，也可提高消聲效果。
3.2 片式消聲器消聲量計(jì)算公式為： ΔL=2Φ（a0）*L *（a+h）/a*h 式中：ΔL為消聲量， Φ（a0）為與材料吸聲系數(shù)a0有關(guān)的消聲系數(shù)。 L為消聲器有效長度 a消聲器通道寬度 h消聲器通道高度
3.3 阻式消聲器的上限失效頻率
     當(dāng)阻式直管式消聲器通道截面積較大時(shí)，如圓管直徑或方管邊長大于300mm，片式消聲器的片間距大于250mm，高頻聲波將成束狀直接通過消聲器，而很少與管道內(nèi)壁面吸聲層面接觸，減少了聲吸收，降低了消聲效果。工程中將此現(xiàn)象稱為高頻失效，并將消聲量開始明顯下降的頻率稱為上限失效頻率,其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為： f上=1.85*c/D 式中: f上為上限失效頻率 c為聲速=340(m/s) D為通道截面的直徑(m),當(dāng)通道截面為矩形時(shí)(邊長為a,h), 則D=1.13。
二、抗性消聲器
1、抗性消聲器的原理
     抗性消聲器：通過管道截面的突變處或旁接共振腔等在聲傳播過程中引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉，從而降低由消聲器向外輻射的聲能,以達(dá)到消聲目的的消聲器。
主要適于降低低頻及中低頻段的噪聲。
抗性消聲器的最大優(yōu)點(diǎn):
     用多孔吸聲材料,因此在耐高溫、抗潮濕、對(duì)流速較大、潔凈要求較高的條件均比阻性消聲器好。
     抗性消聲器是由突變界面的管和室組合而成的，好像是一個(gè)聲學(xué)濾波器，與電學(xué)濾波器相似，每一個(gè)帶管的小室是濾波器的一個(gè)網(wǎng)孔，管中的空氣質(zhì)量相當(dāng)于電學(xué)上的電感和電阻，稱為聲質(zhì)量和聲阻。小室中的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。與電學(xué)濾波器類似，每一個(gè)帶管的小室都有自己的固有頻率。當(dāng)包含有各種頻率成分的聲波進(jìn)入第一個(gè)短管時(shí)，只有在第一個(gè)網(wǎng)孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能通過網(wǎng)孔到達(dá)第二個(gè)短管口，而另外一些頻率的聲波則不可能通過網(wǎng)孔．只能在小室中來回反射，因此，我們稱這種對(duì)聲波有濾波功能的結(jié)構(gòu)為聲學(xué)濾波器。選取適當(dāng)?shù)墓芎褪疫M(jìn)行組合．就可以濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達(dá)到消聲的目的。抗性消聲器適用于消除中、低頻噪聲。
2、阻性消聲器設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)
2.2.1、抗性消聲器的分類
     抗性消聲器就是一組聲學(xué)濾波器，濾掉某些頻率成分的噪聲，達(dá)到消聲的目的。它與阻性消聲器最大的區(qū)別是沒有多孔性吸聲材料，包括共振式消聲器和擴(kuò)張式消聲器等。
     共振式消聲器是利用共振結(jié)構(gòu)的阻抗引起聲波的反射而進(jìn)行消聲。它由小孔板和共振腔構(gòu)成。主要用于消除低頻或中頻窄帶噪聲或峰值噪聲。結(jié)構(gòu)簡單，空氣阻力小。
     擴(kuò)張式消聲器又稱膨脹式消聲器，由各個(gè)擴(kuò)張室與連管連接起來組成。它是利用橫斷面積的擴(kuò)張、收縮引起聲波的反射與干涉來進(jìn)行消聲的。其消聲性能主要取決于擴(kuò)張室的擴(kuò)張比和長度。
     抗性消聲器主要適用于降低以中低頻噪聲為主的空氣動(dòng)力性設(shè)備噪聲，如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲等。
2.2.2、抗性消聲器的主要控制參數(shù)
     抗性消聲器選用的主要控制參數(shù)是消聲量、頻譜特性、風(fēng)速、風(fēng)量、空氣阻力（系數(shù)）。
     為防止再生噪聲的影響，消聲器空氣通道內(nèi)流速應(yīng)根據(jù)控制噪聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求確定，阻性消聲器一般宜在8m/s以下，最大不應(yīng)宜＞12m/s。 合理確定抗性消聲器的膨脹比m值，以確定消聲器的大小，對(duì)于較大風(fēng)量的管道，m值可取3~5；中等大小風(fēng)管，m值可取6~8；較小的管道，則可取m值為8~15，最大不宜大于20。
     合理確定抗性消聲器膨脹室及插入管的長度,以消除通過頻率,改善消聲特性。
     擴(kuò)張室的長徑比影響抗性消聲器的消聲頻率和特性，長徑比大，低頻性能較好，反之，高頻消聲性能改善
3、抗性消聲器的計(jì)算：
     抗性消聲器的消聲性能主要同抗性膨脹室的膨脹比m及膨脹室的長度L有關(guān)
     膨脹比決定抗性消聲器消聲量的大小，長度決定抗性消聲器的消聲頻率特性 抗性消聲器最大消聲量計(jì)算公式: 當(dāng)m＞5時(shí),最大消聲量可近似由下式計(jì)算: ΔLmax=20 lg m -6 與消聲量最大值相對(duì)應(yīng)的峰值頻率和擴(kuò)張室長度分別為: fn=(2n+1)*c/4L L=(2n+1)*λ/4 式中: c為聲速, λ為波長。λ= c/f 當(dāng)抗性消聲器擴(kuò)張室長度為四分之一波長的奇數(shù)倍時(shí),消聲量為最大值,而當(dāng)擴(kuò)張室長度為二分之一波長的整數(shù)倍時(shí),消聲量為零，其相應(yīng)的頻率稱為通過頻率，通過頻率和相應(yīng)的擴(kuò)張室長度分別為： fn=n*c/2L L=n*λ/2
由于單節(jié)抗性消聲器有許多通過頻率的缺點(diǎn)，因此在工程應(yīng)用上常采用內(nèi)接插入管及多節(jié)擴(kuò)張室串聯(lián)的方法，以消除通過頻率。如當(dāng)插入管長度為1/2擴(kuò)張室長度時(shí)，可消除1/2長的奇數(shù)倍通過頻率，當(dāng)另一端插入管長度為1/4擴(kuò)張室長度時(shí)，則可消除1/2長的偶數(shù)倍通過頻率。 由抗性消聲器消聲量公式可知，消聲量隨膨脹比m值的增大而提高，但當(dāng)m值過大時(shí)，膨脹室截面積也較大，此時(shí)，也會(huì)如阻性消聲器一樣產(chǎn)生抗性消聲器高頻失效現(xiàn)象，使消聲量顯著降低。一般情況下，為了保證一定的消聲效果，消聲器的膨脹比應(yīng)大于4。
第二部分：柴油機(jī)消聲器的測試方法
一、適用范圍：
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了內(nèi)燃機(jī)的排氣消聲器的試驗(yàn)方法 本標(biāo)準(zhǔn)適用于公司的中小功率覆蓋的所有機(jī)型。
二、消聲器的定義及基本要求：
2.1消聲器的定義： 消聲器：
為具有吸聲襯里或特殊形式的氣流管道，可有效地降低氣流噪聲的裝置。
2.2消聲器有三方面基本要求：
1）較好的消聲頻率特性（聲學(xué)性能）。
2）空氣阻力損失小（空氣動(dòng)力學(xué)性能）。
3）結(jié)構(gòu)簡單、壽命長，體積小，造價(jià)低（結(jié)構(gòu)性能）。
2.3消聲器消聲性能的常用指標(biāo)如下：
1）傳聲損失：為入口與出口聲功率級(jí)的差。（評(píng)價(jià)效果好，較難測量）
2）末端聲壓級(jí)差：為入口與出口聲壓級(jí)的差。（誤差大，容易測量）
3）插入損失：在系統(tǒng)某處，有無消聲器時(shí)聲壓級(jí)的差。（較實(shí)用）
4）每米消聲量：是沿消聲管道中，每米的消聲量dB。（比較常用
插入損失：消聲器的插入損失為裝配消聲器前后，通過排氣口輻射聲功率級(jí)之差。符號(hào)：D,單位dB。
功率損失比：消聲器的功率損失比為內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定工況下，使用消聲器前后的功率差值和沒有使用消聲器時(shí)功率值的百分比。符號(hào)：r
注：內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器一般包括從消聲器進(jìn)氣口開始的整個(gè)消聲器部件，不包括內(nèi)燃機(jī)排氣管和排氣岐管。
三、測量條件：
3.1 在實(shí)驗(yàn)室測量中，內(nèi)燃機(jī)應(yīng)按GB1105.1中規(guī)定的標(biāo)定工況，即在標(biāo)定功率好相應(yīng)轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。油溫、水溫（風(fēng)溫）達(dá)到穩(wěn)定時(shí)方能進(jìn)行測試。 3.2 內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)（包括消聲器、管道）的長度、管徑胡形狀要盡量接近實(shí)際使用情況。
3.3 除排氣噪聲外，其他噪聲均做完測量時(shí)的背景噪聲，測量噪聲與背景噪聲聲壓級(jí)之差在10dB以上，若測量噪聲與背景噪聲聲壓級(jí)之差在3dB以下，則應(yīng)對(duì)背景噪聲聲源采取措施后，再進(jìn)行測量，如在3～10dB應(yīng)按照下表進(jìn)行。