排氣產生的噪聲隨氣流從右側的插入管1進入,通過穿孔管2在擴張室A中膨脹消聲,氣流再經隔板3上的孔進入擴張室B,又一次擴張消聲,氣流進入B後經過隔板5上的孔4進行收縮消聲,然後進入擴張室C,又一次膨脹消聲,再經過隔板6上的孔,進入擴張室D,再一次膨脹消聲,經過穿孔管7氣體收縮消聲,最後經消聲器的尾管8排入大氣。
1.阻性消聲器
阻性消聲器,亦稱吸收消聲器(absorptive muffler),是利用吸聲材料的吸聲作用,使沿通道傳播的噪聲不斷被吸收而逐漸衰減的裝置。把吸聲材料固定在氣流通過的管道周壁,或按一定方式在通道中排列起來,就構成阻性消聲器。其消聲原理是:當聲波進入消聲器,便引起阻性消聲器內多孔材料中的空氣和纖維振動,由於摩擦阻力和粘滯阻力,使一部分聲能轉化為熱能而散失掉,起到消聲作用。
阻性消聲器對中高頻範圍的噪聲具有較好的消聲效果,應用範圍很廣。它的型式有直管式、片式、蜂窩式、折板式、聲流式、彎管式和迷宮式等多種。
2.抗性消聲器
抗性消聲器,亦稱反應消聲器(reactive mufler),是由聲抗性元件組成的消聲器。
聲抗性元件類似於交流電路中的電抗性元件電容或電感,是對聲壓的變化、聲振速度變化起反抗作用的元件,它們不消耗聲能,但可貯蓄與反射聲能。抗性消聲器的特點是:它不使用吸聲材料,而是在管道上連線截面突變的管段或旁接共振腔,利用聲阻抗失配,使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的介面處發生反射、干涉等現象,從而達到消聲的目的。抗性消聲器對低中頻範圍的噪聲具有較好的消聲效果,它的型式有擴張室式、共振腔式、微穿孔板式和干涉型等多種,其結構簡圖見上圖(8)和(9)均是擴張室式,(10)是共振腔式,(11)是微穿孔板式,(14)是干涉型。
(1)擴張室消聲器。擴張室消聲器也稱為膨脹室消聲器,由管和腔適當組合而成,分為單節式和多節式,見圖10-9(8)和(9)。它是利用管道截面的突變(即聲抗的變化)使沿管道傳播的聲波向聲源反射而通不過消聲器,從而使聲能反射回原處,達到消聲目的。
單節擴張室消聲器只能對某些頻率成分起消聲作用,而讓另一些頻率成分順利通過,由於噪聲的頻率範圍一般較寬,因而必須對擴張室消聲效能進行改善處理。一般採用以下兩種方法:①在擴張室消聲器兩端插入內接管,插入長度分別取為擴張室長度的1/2和1/4;②用多節不同長度的擴張室串聯,使它們的通過頻率互相錯開,以提高總消聲量和改善消聲器的頻率特性。在工程實際中,為了獲得較高的消聲效果,通常將這兩者結合起來應用。
(2)共振腔消聲器。共振腔消聲器消聲原理是利用聲波頻率與共振腔固有頻率一致時對聲能的衰減達到最大進行消聲。與擴張室消聲器相比,共振腔消聲器具有消聲頻帶較窄,在共振頻率附近消聲量較大的特點,適用於具有單峰值頻率、且峰值較突出的高噪聲場合。設計時要求共振腔消聲器的共振頻率與聲波的主頻率一致。圖10-9(10)為旁支式和同心式共振腔消聲器結構簡圖。
(3)微穿孔板消聲器。微穿孔板消聲器是利用微穿孔板吸聲結構製成的消聲器,是中國噪聲控制工作者研製成功的一種新型消聲器。它的消聲原理實際上與共振腔消聲器相同,其特點是不採用任何多孔吸聲材料,而是在薄金屬板上鑽許多微孔起到吸聲作用,故可作為阻性消聲器處理。通過選擇微穿孔板上的不同穿孔率與板後的不同腔深,能夠在較寬的頻率範圍內獲得良好的吸聲效果。微穿孔板消聲器的型式如上圖。
(4)干涉型消聲器。干涉型消聲器是利用支管長度比主管長度長,並且多出的長度正好是1/2聲波波長的奇數倍,如上圖所示,這樣支管聲波與主管聲波在振幅上相等,而在相位上相差180°的奇數倍,從而達到相互干涉而抵消,來實現消聲的目的。干涉型消聲器適用於消減某保持不變的單一頻率的噪聲,對於寬頻帶噪聲,這種型式消聲器無效。