环境噪声控制工程
范 文 宏
Chapter 9 消声器
?9.1 消声器性能评价
?9.2 消声器的分类和消声机理
?9.3 消声设计
?9.4 消声设计工程实例
9.1 消声器性能评价
?9.1.1 声学性能
?9.1.2 空气动力性能
?9.1.3 结构性能
9.1.1 声学性能
1.插入损失
2.传声损失
3.减噪量
4.衰减量
1.插入损失
插入损失：系统中插入消声器前后在系统外某点测
得的声功率级之差。
ILL
1.插入损失
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
?
???
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i
DL
pA
i
L
pA
pApAAIL
iipi
ipi
L
L
LLL
)(1.0
)(1.0
10lg10
10lg10
)(
2
1
21
ILL
LPi：第 i个频带的声压级
?i:第 i个频带的 A计权修正量
Di:第 i个频带的插入损失
2.传声损失 TL
t
i
itptpi
ptpi
S
S
KKLLTL
LLTL
lg10)( ?????
??
示为：各频带的传声损失可表
传声损失：消声器进口端声功率级与出口端声功率
级之差。
LPi,LPt,消声器进口端、出口端的声压级
Ki,Kt,入射、透射声背景修正量
Si,St,消声器进口端、出口端的截 面积
3,减噪量
21 ppNR LLL ??
减噪量：
消声器进口端面测得的平均声压级与出口端
测得的平均声压级差。
NRL
4,衰减量
衰减量：
消声器内部两点之间的声压级
的差值,dB/m。
AL
9.1.1 声学性能
插入损失
减噪量
传声损失
衰减量
不只是消声器
本身性能
消声器本身性能
9.1.2 空气动力学性能
1.阻力系数：
消声器安装前后的全压差与全压之比。
2.阻力损失：
出口端流体静压比进口端降低的数值。
2.阻力损失,
a.局部阻力损失 简称阻损，是指气流通过消声器时，在
消声器出口端的流体静压比进口端降低的数值。
2
2u
H e ???
b.摩擦阻损,是由于气流与消声器各壁面之间的摩擦而产
生的阻力损失。
2
2u
D
lH
f ???
9.1.3 结构性能
材料坚固、耐用；
体积小、重量轻；
结构简单、便于加工、使用、价格便宜。
9.2 消声器的分类和消声机理
消
声
器
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
扩散性消声器
扩张室消声器
共振腔消声器
干涉式消声器
无源消声器
有源消声器
小孔消声器
多孔扩散消声器
节流减压消声器
9.2.1 阻性消声器
?1.消声机理：
由一维理论导出,? ? l
S
LL
A 0???
lSLL A 4.1)(03.1 ??
经验公式：
:消声器的消声系数
L,消声器断面周长
l,消声器长度,S：消声器截 面积
? ?0??
2,阻性消声器的优缺点
优点：在较宽的中、高频范围内消声，特别是
对刺耳的高频声消声效果明显。
缺点：
?在高温、高速、含水蒸汽、含尘、含油以及
对吸声材料有腐蚀性的气体中寿命短，消声
效果差；
?对低频噪声消声效果不理想。
3.常用阻性消声器的类型
?1,直管式 2.片式 3.蜂窝式
?4.折板式 5,声流式 6.室式
?7.迷宫式 8.盘式 9.弯头式
?上限失效频率：
D
cf
n 85.1?
1,直管式消声器
c:声速
D：通道截面边长的均值
2,片式消声器
?优点：结构不复杂，中、高频消声效果好，
阻力系数较小。
3,折板式消声器
?优点：适用于压力和噪声较高的设备。
?缺点：大大增加了阻力损失。
4,声流式消声器
?优点：可达到高消声、低阻损的要求，阻力系数介
于片式和折板式消声器之间，适用于大断面流通管
道。
?缺点：加工复杂，造价较高。
5,蜂窝式消声器
?优点：中、高频消声效
果好，可根据不同的适
应范围，设计单元结构。
?缺点：阻力损失较大，
阻力系数一般在 1-1.5之
间，用于风量较大、流
速较低的情况。
6,室式消声器
?优点：消声频带较宽，
消声量较大。
?缺点：阻力损失较大，
占用空间也大，一般适
用于低速进排风消声。
7,迷宫式消声器
?优点：可用于流量大、流速低，要求消声量高的
情况。
?缺点：气流速度不能过大，否则产生的阻力损失
较大。
8,盘式消声器
?优点：阻损小，体积小，重量轻、安装简便
?用于锅炉鼓风机进风口消声、各类风机进风口或管道开口
端。隔声罩、室顶部的散热消声器风口。
9,弯头式
?优点：结构简单、体
积小，占地少，在通
风空调工程中应用普
遍
?缺点：
9.2.2 抗性消声器
优点：
?不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮，
流速较大，洁净要求较高的条件有优势。
?对低频噪声有较好的效果。
常用抗性消声器的类型
?1.扩张室式消声器
?2.共振式消声器
?3.干涉式消声器
1,扩张室式消声器
?利用管道横断面的扩张和收缩引起的反射和干涉现
象进行消声。
1,扩张室式消声器
C
f
nn
l
SSm
kl
m
mTL
I
?
?
2
,
:
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s i n)
1
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4
1
1lg10
1
lg10
12
22
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?
?
?
?
?
?
?
????
波数，
消声器的长度
比。称为抗性消声器的扩张
a.消声量的计算：
消声器的传声损失：
1,扩张室式消声器
? ?
1s i n....)2,1,0(4/)12(
2/12n
????
??
klnnl
kl
时，即
时，当
?
?
a.消声量的计算：
??
?
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4
11lg10
mmTL
1,扩张室式消声器
0s in
..,.)2,1,0(2/
?
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?
kl
nnl
nkl
时，即
时，当
?
?
消声器的传声损失, 0?TL
1,扩张室式消声器
1,扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法：
多节扩张室串联
1,扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法：
在扩张室内插入内接管
1,扩张室式消声器
D
cf
u 22.1?
c.上、下限截止频率,
1
1
0 22 Vl
Scff
w ???
2,共振式消声器
?利用共振吸声原理进行吸声。
2,共振式消声器
a.消声量的计算：
对频率为 f 的声波的消声量为：
? ? ??
?
?
?
?
?
?? 2
2
1lg10
ffff
KTL
rr
2,共振式消声器
)8.0(48.0
2
0
dt
d
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SG
????
?VGcf
r ?2?
nGG ?总
S
GVK
2?
工程上开多个孔，若孔心距＞ 5d，各孔间声辐射不干
涉时，
2,共振式消声器
2,共振式消声器
?某一频带内的消声量：
)21lg (10 2KTL ??倍频带：
1/3倍频带,)191lg (10 2KTL ??
2,共振式消声器
?某一频带内的消声量：
)21lg (10 2KTL ??
倍频带,
1/3倍频带,
)191lg (10 2KTL ??
2,共振式消声器
b.改善消声性能的方法：
?选定较大的 K 值；
?增加声阻；
?多节共振腔串联。
2,共振式消声器
D
cf
u 22.1?
c.上限截止频率：
3,干涉式消声器
?原理：
借助于相干声波相互抵消作用，来达到消声目的。
?分类：
无源 (被动式 )消声器和有源 (主动式 )消声器两类。
?特点：
具有显著的频率选择性。
无源消声器：
将声波分成两路，
在并联的管道内分
别传播不同的距离
后，再汇合在一起。
2)12(21
???? nll
有源消声器
人为外加相位相反的声波使它们产生干涉而抵消。
9.2.3 阻抗复合式消声器
9.2.4 微穿孔板式消声器
9.2.5 扩散消声器
1.小孔消声器
2.多孔扩散消声器
3.节流减压消声器
1.小孔消声器
2.多孔扩散消声器
3.节流减压消声器
9.3 消声设计
?9.3.1 消声设计原则
?9.3.2 消声设计程序
?9.3.3 阻性消声器的设计
?9.3.4 共振式消声器的设计
9.3.1 消声设计原则
? 消声措施适用于降低空气动力性机器、设备的噪声。
1.根据噪声源所需的噪声量、空气动力性能要求以及空气动力
设备管道中的防潮、耐蚀、防火、耐高温等要求，选择消声
器的类型。
噪声源 具体采取措施
低、中频为主（离心式通风机） 阻性或阻抗复合式消声器
带宽噪声源（高速旋转鼓风机、燃气轮
机）
阻抗复合式消声器或微穿孔板消声器
脉动性低频噪声源（空气内燃机） 抗性消声器或微穿孔板消声器
高压、高速排气放空噪声（排气噪声） 小孔消声器
潮湿高温、油雾，有火焰空气动力设备 抗性消声器或微穿孔板消声器
9.3.1 消声设计原则
2.根据声源空气动力性能的要求，考虑消声器的空气动力
性能，是消声器的阻力损失控制在机械设备正常的工作
范围内 ；
3.设计消声器时，考虑到气流再生噪声的影响，是气流再
生噪声小于环境允许的噪声级；
4.注意消声器和管道中的气流速度；
5.还应该考虑到隔声及坚固耐用、体积大小与空气机械设
备匹配问题。
9.3.2 消声设计程序
噪声源现场调查
及特性分析
验算其消声效果（上下截止频率的检验、
消声器的压力损失、实际消声效果）
了解环境特点，选定噪声控制标准
计算所需消声量
设计合适的消声器
确定受声点允许的噪声
级和各频带声压级
噪声源使用条件
设备的空气动力特性
9.3.3 阻性消声器的设计
1.阻性消声器的设计程序
a.选择消声器的结构形式
管道直径：
<=300mm 单通道直式消声器
300-500mm 片式消声器
>500mm片式、蜂窝式或其它形式
9.3.3 阻性消声器的设计
1.阻性消声器的设计程序
b.选择合适的吸声材料
c.确定消声器的长度
d.合理选择吸声材料的护面结构
e.验算消声效果：
高频失效频率、气流再生的影响。
压力损失
2,阻性消声器的设计计算方法
a.消声量的计算
? ? l
S
LL
A 0???
l
S
LL
A
4.1)(03.1 ??
2,阻性消声器的设计计算方法
b.高频失效频率的计算
D
cf
n 85.1?
RNR
3
3' ??
9.3.4 共振式消声器的设计程序
a.根据降噪要求，确定共振频率和频带的消声
量，而后求出相应的 K值 ;
)21lg (10 2KTL ??倍频带,
1/3倍频带, )191lg (10 2KTL ??
某一频率：
? ? ??
?
?
?
?
?
?? 2
2
1lg10
ffff
KTL
rr
9.3.4 共振式消声器的设计程序
b,确定 K值后，按公式计算出 V和 G值 ;
S
GVK
2
?
VGcf r ?2?
9.3.4 共振式消声器的设计程序
c,设计消声器的几何尺寸,
对同一 G:有多种孔径、板厚和穿孔数的组合；
对同一 V:有多种不同几何形状和尺寸。
常用的设计孔径取 3-10mm;
开孔率为 0.5%-5%
孔板厚度,1-3mm
空腔深度,100-200mm
9.3.4 共振式消声器的设计程序
d,验算：
VGcf r ?2?共振频率,
高频失效问题,
所有尺寸小于 1/3波长
D
cf
u 22.1?
9.4 消声设计实例
? 198页例题 1
? 例题 2
范 文 宏
Chapter 9 消声器
?9.1 消声器性能评价
?9.2 消声器的分类和消声机理
?9.3 消声设计
?9.4 消声设计工程实例
9.1 消声器性能评价
?9.1.1 声学性能
?9.1.2 空气动力性能
?9.1.3 结构性能
9.1.1 声学性能
1.插入损失
2.传声损失
3.减噪量
4.衰减量
1.插入损失
插入损失：系统中插入消声器前后在系统外某点测
得的声功率级之差。
ILL
1.插入损失
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
???
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DL
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L
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LLL
)(1.0
)(1.0
10lg10
10lg10
)(
2
1
21
ILL
LPi：第 i个频带的声压级
?i:第 i个频带的 A计权修正量
Di:第 i个频带的插入损失
2.传声损失 TL
t
i
itptpi
ptpi
S
S
KKLLTL
LLTL
lg10)( ?????
??
示为：各频带的传声损失可表
传声损失：消声器进口端声功率级与出口端声功率
级之差。
LPi,LPt,消声器进口端、出口端的声压级
Ki,Kt,入射、透射声背景修正量
Si,St,消声器进口端、出口端的截 面积
3,减噪量
21 ppNR LLL ??
减噪量：
消声器进口端面测得的平均声压级与出口端
测得的平均声压级差。
NRL
4,衰减量
衰减量：
消声器内部两点之间的声压级
的差值,dB/m。
AL
9.1.1 声学性能
插入损失
减噪量
传声损失
衰减量
不只是消声器
本身性能
消声器本身性能
9.1.2 空气动力学性能
1.阻力系数：
消声器安装前后的全压差与全压之比。
2.阻力损失：
出口端流体静压比进口端降低的数值。
2.阻力损失,
a.局部阻力损失 简称阻损，是指气流通过消声器时，在
消声器出口端的流体静压比进口端降低的数值。
2
2u
H e ???
b.摩擦阻损,是由于气流与消声器各壁面之间的摩擦而产
生的阻力损失。
2
2u
D
lH
f ???
9.1.3 结构性能
材料坚固、耐用；
体积小、重量轻；
结构简单、便于加工、使用、价格便宜。
9.2 消声器的分类和消声机理
消
声
器
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
扩散性消声器
扩张室消声器
共振腔消声器
干涉式消声器
无源消声器
有源消声器
小孔消声器
多孔扩散消声器
节流减压消声器
9.2.1 阻性消声器
?1.消声机理：
由一维理论导出,? ? l
S
LL
A 0???
lSLL A 4.1)(03.1 ??
经验公式：
:消声器的消声系数
L,消声器断面周长
l,消声器长度,S：消声器截 面积
? ?0??
2,阻性消声器的优缺点
优点：在较宽的中、高频范围内消声，特别是
对刺耳的高频声消声效果明显。
缺点：
?在高温、高速、含水蒸汽、含尘、含油以及
对吸声材料有腐蚀性的气体中寿命短，消声
效果差；
?对低频噪声消声效果不理想。
3.常用阻性消声器的类型
?1,直管式 2.片式 3.蜂窝式
?4.折板式 5,声流式 6.室式
?7.迷宫式 8.盘式 9.弯头式
?上限失效频率：
D
cf
n 85.1?
1,直管式消声器
c:声速
D：通道截面边长的均值
2,片式消声器
?优点：结构不复杂，中、高频消声效果好，
阻力系数较小。
3,折板式消声器
?优点：适用于压力和噪声较高的设备。
?缺点：大大增加了阻力损失。
4,声流式消声器
?优点：可达到高消声、低阻损的要求，阻力系数介
于片式和折板式消声器之间，适用于大断面流通管
道。
?缺点：加工复杂，造价较高。
5,蜂窝式消声器
?优点：中、高频消声效
果好，可根据不同的适
应范围，设计单元结构。
?缺点：阻力损失较大，
阻力系数一般在 1-1.5之
间，用于风量较大、流
速较低的情况。
6,室式消声器
?优点：消声频带较宽，
消声量较大。
?缺点：阻力损失较大，
占用空间也大，一般适
用于低速进排风消声。
7,迷宫式消声器
?优点：可用于流量大、流速低，要求消声量高的
情况。
?缺点：气流速度不能过大，否则产生的阻力损失
较大。
8,盘式消声器
?优点：阻损小，体积小，重量轻、安装简便
?用于锅炉鼓风机进风口消声、各类风机进风口或管道开口
端。隔声罩、室顶部的散热消声器风口。
9,弯头式
?优点：结构简单、体
积小，占地少，在通
风空调工程中应用普
遍
?缺点：
9.2.2 抗性消声器
优点：
?不需要使用多孔吸声材料，耐高温、抗潮，
流速较大，洁净要求较高的条件有优势。
?对低频噪声有较好的效果。
常用抗性消声器的类型
?1.扩张室式消声器
?2.共振式消声器
?3.干涉式消声器
1,扩张室式消声器
?利用管道横断面的扩张和收缩引起的反射和干涉现
象进行消声。
1,扩张室式消声器
C
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波数，
消声器的长度
比。称为抗性消声器的扩张
a.消声量的计算：
消声器的传声损失：
1,扩张室式消声器
? ?
1s i n....)2,1,0(4/)12(
2/12n
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时，即
时，当
?
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a.消声量的计算：
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1,扩张室式消声器
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时，即
时，当
?
?
消声器的传声损失, 0?TL
1,扩张室式消声器
1,扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法：
多节扩张室串联
1,扩张室式消声器
b.改善消声特性的方法：
在扩张室内插入内接管
1,扩张室式消声器
D
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u 22.1?
c.上、下限截止频率,
1
1
0 22 Vl
Scff
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2,共振式消声器
?利用共振吸声原理进行吸声。
2,共振式消声器
a.消声量的计算：
对频率为 f 的声波的消声量为：
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2,共振式消声器
)8.0(48.0
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2?
工程上开多个孔，若孔心距＞ 5d，各孔间声辐射不干
涉时，
2,共振式消声器
2,共振式消声器
?某一频带内的消声量：
)21lg (10 2KTL ??倍频带：
1/3倍频带,)191lg (10 2KTL ??
2,共振式消声器
?某一频带内的消声量：
)21lg (10 2KTL ??
倍频带,
1/3倍频带,
)191lg (10 2KTL ??
2,共振式消声器
b.改善消声性能的方法：
?选定较大的 K 值；
?增加声阻；
?多节共振腔串联。
2,共振式消声器
D
cf
u 22.1?
c.上限截止频率：
3,干涉式消声器
?原理：
借助于相干声波相互抵消作用，来达到消声目的。
?分类：
无源 (被动式 )消声器和有源 (主动式 )消声器两类。
?特点：
具有显著的频率选择性。
无源消声器：
将声波分成两路，
在并联的管道内分
别传播不同的距离
后，再汇合在一起。
2)12(21
???? nll
有源消声器
人为外加相位相反的声波使它们产生干涉而抵消。
9.2.3 阻抗复合式消声器
9.2.4 微穿孔板式消声器
9.2.5 扩散消声器
1.小孔消声器
2.多孔扩散消声器
3.节流减压消声器
1.小孔消声器
2.多孔扩散消声器
3.节流减压消声器
9.3 消声设计
?9.3.1 消声设计原则
?9.3.2 消声设计程序
?9.3.3 阻性消声器的设计
?9.3.4 共振式消声器的设计
9.3.1 消声设计原则
? 消声措施适用于降低空气动力性机器、设备的噪声。
1.根据噪声源所需的噪声量、空气动力性能要求以及空气动力
设备管道中的防潮、耐蚀、防火、耐高温等要求，选择消声
器的类型。
噪声源 具体采取措施
低、中频为主（离心式通风机） 阻性或阻抗复合式消声器
带宽噪声源（高速旋转鼓风机、燃气轮
机）
阻抗复合式消声器或微穿孔板消声器
脉动性低频噪声源（空气内燃机） 抗性消声器或微穿孔板消声器
高压、高速排气放空噪声（排气噪声） 小孔消声器
潮湿高温、油雾，有火焰空气动力设备 抗性消声器或微穿孔板消声器
9.3.1 消声设计原则
2.根据声源空气动力性能的要求，考虑消声器的空气动力
性能，是消声器的阻力损失控制在机械设备正常的工作
范围内 ；
3.设计消声器时，考虑到气流再生噪声的影响，是气流再
生噪声小于环境允许的噪声级；
4.注意消声器和管道中的气流速度；
5.还应该考虑到隔声及坚固耐用、体积大小与空气机械设
备匹配问题。
9.3.2 消声设计程序
噪声源现场调查
及特性分析
验算其消声效果（上下截止频率的检验、
消声器的压力损失、实际消声效果）
了解环境特点，选定噪声控制标准
计算所需消声量
设计合适的消声器
确定受声点允许的噪声
级和各频带声压级
噪声源使用条件
设备的空气动力特性
9.3.3 阻性消声器的设计
1.阻性消声器的设计程序
a.选择消声器的结构形式
管道直径：
<=300mm 单通道直式消声器
300-500mm 片式消声器
>500mm片式、蜂窝式或其它形式
9.3.3 阻性消声器的设计
1.阻性消声器的设计程序
b.选择合适的吸声材料
c.确定消声器的长度
d.合理选择吸声材料的护面结构
e.验算消声效果：
高频失效频率、气流再生的影响。
压力损失
2,阻性消声器的设计计算方法
a.消声量的计算
? ? l
S
LL
A 0???
l
S
LL
A
4.1)(03.1 ??
2,阻性消声器的设计计算方法
b.高频失效频率的计算
D
cf
n 85.1?
RNR
3
3' ??
9.3.4 共振式消声器的设计程序
a.根据降噪要求，确定共振频率和频带的消声
量，而后求出相应的 K值 ;
)21lg (10 2KTL ??倍频带,
1/3倍频带, )191lg (10 2KTL ??
某一频率：
? ? ??
?
?
?
?
?
?? 2
2
1lg10
ffff
KTL
rr
9.3.4 共振式消声器的设计程序
b,确定 K值后，按公式计算出 V和 G值 ;
S
GVK
2
?
VGcf r ?2?
9.3.4 共振式消声器的设计程序
c,设计消声器的几何尺寸,
对同一 G:有多种孔径、板厚和穿孔数的组合；
对同一 V:有多种不同几何形状和尺寸。
常用的设计孔径取 3-10mm;
开孔率为 0.5%-5%
孔板厚度,1-3mm
空腔深度,100-200mm
9.3.4 共振式消声器的设计程序
d,验算：
VGcf r ?2?共振频率,
高频失效问题,
所有尺寸小于 1/3波长
D
cf
u 22.1?
9.4 消声设计实例
? 198页例题 1
? 例题 2
