制冷行業消音器材料選用與性能分析

張春輝 莊新宇 錢慧烽

（浙江三花股份有限公司 312532）

制冷行業消音器材料選用與性能分析

張春輝 莊新宇 錢慧烽

（浙江三花股份有限公司 312532）

從消音器的分類和特點出發，分析了在制冷行業中使用的消音器的類型，并對消音器的材料選用和性能進行了分析，所得結果可以作為消音器設計與使用上的參考。

消音器；制冷行業；材料；性能

1 前言

隨著經濟社會的不斷發展，制冷設備的應用越來越廣泛，制冷行業也得到了極大的發展。由于制冷設備基本上包括了風機、壓縮機以及面板和箱體等部分，在制冷設備運行過程中不可避免地會產生空氣動力噪音，這些噪音會極大地影響人們的生活。為此，需要想辦法消除或者降低這些噪音，消音器就是為解決這一問題而產生的。

消音器是一種通過控制氣流在管道中傳播的消音設備，它可以在降低噪音的基礎上不改變或者影響氣流的方向和流量，從而實現降噪的目的。對制冷行業而言，消音器通常安裝在風機的進出口或者排氣口，一個性能良好的消音器可以使制冷設備的噪音大大降低。

2 消音器的分類及選型

一般而言，根據消音的原理，可以將消音器劃分為三大類，即阻性消音器、抗性消音器和阻抗復合式消音器。

阻性消音器是通過吸聲材料來吸收聲能而降低噪音的。它把吸聲材料固定在氣流通道內壁或按一定的方式在管道中排列起來，吸聲材料的作用就相當于電學中的電阻，它一般用來消除高、中頻噪聲。

抗性消音器是通過控制聲抗的大小或者改變截面來進行消音的。與阻性消音器不同，它不使用吸聲材料而是利用聲阻抗的改變，使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面發生干涉或者反射等現象，從而達到消音的目的，它一般用來降低中、低頻噪音。

阻抗復合式消音器則是將阻性和抗性兩種消音原理結合起來并通過適當結構復合起來而構成的消音器，但是并非是二者的簡單疊加，它可以用來消除高、中、低頻噪音。

3 消音器在制冷行業的應用

根據前述可知，阻性消音器具有良好的中高頻消音性能，按照氣流通道的幾何形狀不同，它可以有直管式、片式、折板式、彎頭式等多種形式。抗性消音器則適用于消除中低頻噪音，根據作用原理，它可以分為擴張式、共振腔式和干涉式等多種型式。阻抗復合式消音器，由于綜合了兩種消音器的優點，因此其消音頻帶最寬，消音效果最好，它也成為最常用的標準消音器之一。對于制冷行業而言，由于設備的類型眾多，需要消音的頻譜范圍較為廣泛，通常認為選用阻抗復合式消音器比較合適。

在實際使用過程中，由于受到成本和其它因素的限制，制冷行業中消音器的應用也不盡相同。出于成本上的考慮，目前制冷行業所采用的消音器也有很多是阻性消音器，比如空調消音器，這些消音器一般為片式或者格式，片式和格式消音器是由管式消音器改進而來的，它以每片或者每格間距一定的尺寸來克服管式消音器聲波與吸聲材料接觸不充分的缺點，從而增大了接觸面積而增大了吸聲量。阻抗復合式消音器的性能較好，對各頻段均有良好的消音性能，但成本較高，安裝起來可能也不太方便。

選擇好了消音器之后，接下來的問題就是安裝了，在安裝過程也需要注意以下的問題：

（1）消音器盡可能安裝在氣流相對比較穩定的通道部分，并盡量設置在進氣口或者出氣口附近。

（2）當消音要求比較高，需要采用的消音器比較多時，可以考慮分段布置消音器。

（3）當消音器的安裝位置有限時，可以考慮利用其它建筑空間來設計安裝。

（4）當相鄰消音器之間有可能產生相互干擾時，必須設置防干擾消音裝置。

（5）注意保持回風的通暢性，防止回風口產生過高的氣流再生噪音。

4 消音器的材料選用與性能分析

根據前述可知，在制冷行業中廣泛使用的消音器是阻性消音器或者阻抗復合式消音器，在這兩種消音器中，為了達到預期的消音目的，都要使用到吸聲材料。所謂吸聲材料，是指具有較強的吸收聲能、減低噪音性能的材料。吸聲材料一般要與周圍介質的聲特性相匹配，使聲能進入其中并將其吸收，它通常要借自身的多孔性或共振作用而對入射聲能具有吸收作用。

吸聲材料的種類很多，一般根據吸聲機理可以劃分為這樣幾大類：①多孔材料。這種材料以吸收中高頻聲波為主，從表面至內部包含有許多細小的敞開孔道使聲波衰減。它包括多孔結構的開孔型泡沫塑料和膨脹珍珠巖制品以及各種纖維制品等。②柔性材料。這種材料以吸收中頻聲波為主，主要靠共振作用來吸收聲能，包括閉孔型泡沫塑料等。③膜狀材料。這種材料以吸收中低頻聲波為主，包括布、帆布、人造革和塑料膜等。④板狀材料。這種材料以吸收低頻聲波為主，包括石膏板、硬質纖維板和膠合板等。⑤穿孔板。這種材料以吸收中頻聲波為主，包括在各種板狀材料上打孔等。

材料的吸聲性能通常用吸聲系數表示，吸聲系數一般指被材料吸收的聲能與入射聲能的比值。材料吸聲系數的大小與聲波的入射角有關，并隨入射聲波的頻率而異，通常用材料吸聲頻譜表示材料對不同頻率聲波的吸收特性。選用吸聲材料，首先應當從吸聲特性方面來選擇合乎要求的材料，同時還要結合外觀、強度、內部安裝、防火、防潮等要求，進行綜合考慮選擇。一般需要對這些吸聲材料進行綜合使用，這樣不僅可以擴大吸聲范圍，還可以提高吸聲系數。另外，多孔材料除了可以吸收空氣噪音外，還能減弱固體噪音等引起的振動。將多孔材料填入各種板狀材料組成的復合結構內，還可以提高隔聲能力并減輕結構重量。

影響材料吸聲性能的因素很多，主要包括以下幾個方面：

（1）材料的厚度。厚度對材料吸聲性能的影響主要體現在頻率的變化上，即隨著材料厚度的增加，吸聲的最佳頻率不斷向低頻方向移動。有計算表明，材料厚度每增加一倍，其最大吸收頻率則向低頻方向移動一個倍頻程。

（2）材料的密度。通常隨著材料密度的增大，最大吸收系數也向低頻方向移動。

（3）材料層間的空氣層。對于低頻聲音而言，當入射聲波波長較大時，空氣層的厚度也要增大。一般而言，空氣層厚度等于波長的1/4時，此時的吸聲系數最大。

（4）材料的穿孔率。對于多孔材料而言，由于其無法固定，一般需要在表面添加護面層。添加護面層后，就產生了穿孔率，即穿孔總面積與未穿孔總面積的比值。穿孔率越大，對中高頻聲音吸收效果越好；穿孔率越小，對低頻聲音吸收效果越好。

5 結束語

從消音器的分類和特點出發，分析了在制冷行業中需要使用的消音器的類型，在此基礎上，進一步分析了這些消音器的材料選用和性能，所得結果可以作為制冷行業消音器設計與使用的參考。

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