消声器的设计计算.doc

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良。

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、干预等现象，从而在消声器的外测，到达了消声的目的。

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〕干预式消声器

按共振腔消声器进行设计：

倍频带消声量不小于30dB，由式：

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

由有：

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：

取L=58cm

选用管壁厚度t=0.2cm,孔径d=0.6cm,那么由式，求得开孔个数：

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。

验算共振腔消声器的有关声学特性

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：

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，如下图。

孔心距应大于孔径的5倍，设计中取孔距为40mm。穿孔范围246mm。