[科普中国]-多孔扩散消声器

原理

多孔扩散消声器具有体积小、结构简单、消声大等特点，特别适合于排气噪声的控制。

多孔扩散消声器的主要作用在于控制声源，对管道内早已形成的声音作用不大。高速气流经该消声器喷出后产生的噪声由两部分组成：一部分是小孔喷注的干扰噪声，它比不分散时的干扰噪声低；另一部分是小喷注经过一段距离后汇合到一起成为低速的大喷注（扩散喷注）所产生的气流噪声，这部分噪声比原喷注未分散时的噪声也低。扩散后的总噪声应是这两部分之和。此时只要使小孔间的距离足够大，则它们最后汇合成大喷注的噪声便可忽略不计了。1

性能影响因素消声器外壳1.外壳对消声器的消声效果有较大影响，高开孔率的外壳对流量特性影响不大。

2.圆孔、方孔、长孔对比的结果，孔型为圆孔的外壳较好。

3.外壳的开孔率和孔型相同的情况下，孔径越小越好。

4.从外部流场特性等方面分析探讨了外壳同消声材的配合问题，外壳和消声材之间必须采用过盈配合，能使其外部流动特性得以改善，从而有效的发挥外壳在消声、隔声方面的作用。2

放散口结构形式放散口结构形式受工艺条件等因素的限制而各不相同。如果简单地依照多孔扩散消声器的常规设计方法进行设计，其消声量是达不到设计要求的。甚至还会提高原有的噪声级。因此，设计中必须考虑到放散口的结构形式对多孔扩散消声器消声性能的影响。3

设计在设计多孔扩散消声器时，既要考虑不因安装消声器而影响气流的排放，又要满足降低噪声的要求。设计方法是由给定的管道口的驻点压力(或储气罐的压力),查出满足给定的噪声降低值的扩散截面积比，然后查出满足这个截面积比的粉末铜圆筒或纱网的型号,用管口的截面积乘上这个扩散比，就可得到多孔扩散消声器的出流面的总截面积。按此面积,可将消声器做成任何有利于消声器的强度、加工和实用的外形。以上是理想情况，实际上各小孔产生的噪声不一定能完全忽略，而且还有些未计及的实际因素，所以噪声的降低值往往要该值低一些。但多孔扩散消声器降低噪声30～50分贝是容易实现的。

为了保证排气率，实际应用的多孔扩散消声器的排气面面积要比计算值稍大一些；消声器在使用中还要定期清洗，以防尘粒堆积，堵塞气流的通路。

应用实例某型制氧制氮车是航空兵部队用于制取飞行用氧气和氮气的主要装备，在氧、氮气体生产尤其是设备加温过程中，过剩气体通过放气阀进行放空，经现场测量，放气阀处的放空噪声在110dB左右，远高于85dB的标准。

结合该型号制氧制氮车的工作特点，以及周围放气环境等实际情况，经过分析与研究，决定选用金属丝网作吸声材料。依据消声器的降噪量表达式，计算该消声器的消声量为33.599dB。

在制氧制氮车放气阀口加装多孔扩散消声器后，气流先流经各层金属丝网，然后从喷射孔喷出，使噪声从产生的机理上得以削弱。试验过程中，根据放气阀的不同开度，测得安装消声器前后的噪声功率级，并计算出消声量和消声比例，其数据见下表。

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试验结果表明：

1）多孔扩散消声器的设计是可行和有效的。

2）多孔扩散消声器具有制作简便、消声效果好等优点。

安装消声器后，制氧制氮车放气噪声可以控制在国家规定的标准之内。

从试验数据可以看出：安装消声器前，随着放气量的增加，放空产生的噪声功率级逐渐增大，从放气量10%时的30dB增加至放气量100%时的110dB，超出了国家标准（85dB）。安装消声器后，随着噪声功率级的增加，消声量单调不减，而声功率级的增长速率又随着声功率的升高而递减(前面已经证明)，即在声功率级高的情况下降低1dB比在声功率级低的情况下降低1 dB所削弱的声功率要大，从而可以说明消声器的消声效果越来越明显。消声比例一开始变化较大，但最后稳定在30%左右，而且噪声功率级始终被控制在85dB以内。