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消音器计算方案
发布时间：2020-08-06
计算并设计一消声器，
用于频率为
100Hz
的发动机排气消声器，
消声量不小
于
30dB
，需选定已知内壁管壁厚，开孔个数，每个孔直径，扩张室直径，
排气管道直径为
5cm
，用三维软件画出设计图。
消声器类型
消声原理
主要应用
阻性消声器
(
中高频
)
多孔性吸声材料的吸收
风机、
通风空调、
燃气轮机
等设备的进、排气噪声
抗性消声器
(
低频好
)
管道阻抗变化所产生的声反
射和耗损
空压机的进气噪声、内燃
机、汽车的排气噪声等
阻抗复合型消
声器
联合阻性消声器和抗性消声
器的消声机理
采用阻性消声器、
抗性消声
器的场所
扩散消声器
改变喷注结构、
降低喷口的压
力和流速
高温、
高压、
高速气流等高
声强噪音
噪声按声音的频率可分为：
＜
400Hz
的低频噪声
、
400
～
1000Hz
的中频
噪声及＞
1000Hz
的高频噪声。根据设计要求及各种消声器的适用范围，
选
用抗性消声器进行设计改进
。
抗性消声器
消声原理：
通过控制声抗的大小来进行消声的。
与阻性消声器不同，
它
不使用吸声材料而是在管道上接截面积突变的管段或旁接共振腔，
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，
某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、
干涉等现象，
从而在
消声器的外测，达到了消声的目的。
消声的频率特性：具有中、低频消声性能。
适用范围：消除空压机、内燃机、汽车排气噪声（气体流速较高气速的
情况）
抗性消声器具有的特点：
（
1
）不需要使用多孔吸声材料
（
2
）耐高温、抗潮
（
3
）流速较大，洁净
（
4
）对低频、窄带噪声有较好的效果。
常用抗性消声器的类型：
（
1
）扩张室式消声器
（
2
）共振腔消声器
（
3
）干涉式消声器
按共振腔消声器进行设计
：
（
1
）倍频带消声量不小于
30dB
，由式：
)
20
1
(
lg
10
2
K
L
)
20
1
(
lg
10
30
2
K
查表
不同频带下的消声量△L 与
K
值的关系
频带
类别
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2
3
4
5
6
8
10
15
倍频
带
1.1
1.2
2.4
3.6
4.8
7.5
9.5
12.8
15.2
17
18.6
20
23
27
1/3
倍
频带
2.5
6.2
9.0
11.2
13.0
16.4
19
22.6
25.1
27
28.5
31
33
36.5
得，
K
≈
8
（
2
）由
KS
f
V
2
2
c
0
π
有：
2
4
2
2
2
m
10
6
.
19
cm
6
.
19
5
4
4
π
π
d
S
3
2
-
3
4
m
10
7
.
1
cm
10
7
.
1
6
.
19
8
2
100
2
34000
V
（
3
）设计一个与管道同心圆形的共振腔消声器，其内径为
5cm
，外径
为
20cm
，共振腔所需长度为：
cm
7
.
57
5
-
20
4
17000
)
(
4
2
2
2
1
2
2
）
（
d
d
V
L
取
L=58cm
m
10
8
.
5
cm
8
.
5
17000
)
34000
100
2
(
)
2
(
2
2
2
0
V
c
πf
G
选用管壁厚度
=0.2cm,
孔径
d=0.6cm,
则由式
d
nS
G
8
.
0
0
，求得开孔个
数：
个
14
6
.
0
4
)
6
.
0
8
.
0
2
.
0
(
8
.
5
)
8
.
0
(
2
0
S
d
G
n
由上述计算结果，
可设计共振腔消声器长为
580mm
，
外腔直径为
200mm,
腔的内径为
50mm
，管壁厚
2mm
，在气流通道的共振腔中部均匀排列开
14
个
孔，孔径为
6mm
。
（
4
）验算共振腔消声器的有关声学特性
Z
0
H
100
17000
8
.
5
2
34000
2
V
G
c
f
Z
H
2074
20
34000
22
.
1
c
22
.
1
D
f
上
由题意得，中心频率为
100Hz
的倍频带包括
89.8~112Hz
，不会出现高
频失效问题。
共振频率的波长：
cm
113
3
340
3
cm
340
100
34000
c
0
0
0
f
上述设计的共振腔的长、宽、腔深尺寸都小于共振频率波长的
1/3
，故
该设计方案可用。
孔
心
距
应
大
于
孔
径
的
5
倍
，
设
计
中
取
孔
距
为
40mm
。
穿
孔
范
围
246mm&l;
mm
283
12
0
。
