多孔擴散消聲器

根據氣流通過多孔裝置擴散後速度或駐點壓力降低的原理研製成的一種消聲器。這種消聲器在20世紀70年代後得到發展，並廣泛用於降低風動工具、高壓設備等排放氣體時所產生的噪聲。

基本介紹

• 中文名：多孔擴散消聲器
• 外文名：porous diffusion muffler 
• 發展年代：20世紀70年代
• 套用：排放氣體時所產生的噪聲
• 目的：降低噪聲
• 分類：消聲器

原理

多孔擴散消聲器具有體積小、結構簡單、消聲大等特點，特別適合於排氣噪聲的控制。

多孔擴散消聲器的主要作用在於控制聲源，對管道內早已形成的聲音作用不大。高速氣流經該消聲器噴出後產生的噪聲由兩部分組成：一部分是小孔噴注的干擾噪聲，它比不分散時的干擾噪聲低；另一部分是小噴注經過一段距離後匯合到一起成為低速的大噴注（擴散噴注）所產生的氣流噪聲，這部分噪聲比原噴注未分散時的噪聲也低。擴散後的總噪聲應是這兩部分之和。此時只要使小孔間的距離足夠大，則它們最後匯合成大噴注的噪聲便可忽略不計了。

性能影響因素

消聲器外殼

1.外殼對消聲器的消聲效果有較大影響，高開孔率的外殼對流量特性影響不大。

2.圓孔、方孔、長孔對比的結果，孔型為圓孔的外殼較好。

3.外殼的開孔率和孔型相同的情況下，孔徑越小越好。

4.從外部流場特性等方面分析探討了外殼同消聲材的配合問題，外殼和消聲材之間必須採用過盈配合，能使其外部流動特性得以改善，從而有效的發揮外殼在消聲、隔聲方面的作用。

放散口結構形式

放散口結構形式受工藝條件等因素的限制而各不相同。如果簡單地依照多孔擴散消聲器的常規設計方法進行設計，其消聲量是達不到設計要求的。甚至還會提高原有的噪聲級。因此，設計中必須考慮到放散口的結構形式對多孔擴散消聲器消聲性能的影響。

設計

在設計多孔擴散消聲器時，既要考慮不因安裝消聲器而影響氣流的排放，又要滿足降低噪聲的要求。設計方法是由給定的管道口的駐點壓力(或儲氣罐的壓力),查出滿足給定的噪聲降低值的擴散截面積比，然後查出滿足這個截面積比的粉末銅圓筒或紗網的型號,用管口的截面積乘上這個擴散比，就可得到多孔擴散消聲器的出流面的總截面積。按此面積,可將消聲器做成任何有利於消聲器的強度、加工和實用的外形。以上是理想情況，實際上各小孔產生的噪聲不一定能完全忽略，而且還有些未計及的實際因素，所以噪聲的降低值往往要該值低一些。但多孔擴散消聲器降低噪聲30～50分貝是容易實現的。

為了保證排氣率，實際套用的多孔擴散消聲器的排氣面面積要比計算值稍大一些；消聲器在使用中還要定期清洗，以防塵粒堆積，堵塞氣流的通路。

套用實例

某型制氧制氮車是航空兵部隊用於製取飛行用氧氣和氮氣的主要裝備，在氧、氮氣體生產尤其是設備加溫過程中，過剩氣體通過放氣閥進行放空，經現場測量，放氣閥處的放空噪聲在110dB左右，遠高於85dB的標準。

結合該型號制氧制氮車的工作特點，以及周圍放氣環境等實際情況，經過分析與研究，決定選用金屬絲網作吸聲材料。依據消聲器的降噪量表達式，計算該消聲器的消聲量為33.599dB。

在制氧制氮車放氣閥口加裝多孔擴散消聲器後，氣流先流經各層金屬絲網，然後從噴射孔噴出，使噪聲從產生的機理上得以削弱。試驗過程中，根據放氣閥的不同開度，測得安裝消聲器前後的噪聲功率級，並計算出消聲量和消聲比例，其數據見下表。

消聲器安裝前、後噪聲功率級的變化數據表
通過放氣閥氣量的百分比（%）	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
安裝消聲器前噪聲功率級/dB	30	70	78	85	90	95	100	105	108	110
安裝消聲器後噪聲功率級/dB	24	49	52	57	62	65	70	75	76	77
消聲量/dB	6	21	26	28	28	30	30	30	32	33
消聲比例/dB	20	30	33	33	31	32	30	29	30	30

試驗結果表明：

1）多孔擴散消聲器的設計是可行和有效的。

2）多孔擴散消聲器具有製作簡便、消聲效果好等優點。

安裝消聲器後，制氧制氮車放氣噪聲可以控制在國家規定的標準之內。

從試驗數據可以看出：安裝消聲器前，隨著放氣量的增加，放空產生的噪聲功率級逐漸增大，從放氣量10%時的30dB增加至放氣量100%時的110dB，超出了國家標準（85dB）。安裝消聲器後，隨著噪聲功率級的增加，消聲量單調不減，而聲功率級的增長速率又隨著聲功率的升高而遞減(前面已經證明)，即在聲功率級高的情況下降低1dB比在聲功率級低的情況下降低1 dB所削弱的聲功率要大，從而可以說明消聲器的消聲效果越來越明顯。消聲比例一開始變化較大，但最後穩定在30%左右，而且噪聲功率級始終被控制在85dB以內。