《噪聲污染控制工程》課程設(shè)計.doc

噪聲污染控制工程課程設(shè)計噪聲污染控制工程課程設(shè)計第一章任務(wù)書1.1設(shè)計目的與任務(wù)1.1.1課程設(shè)計是學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課學(xué)習(xí)的最后一個環(huán)節(jié)，是總結(jié)學(xué)生在校學(xué)習(xí)成果、培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才基本訓(xùn)練的一個重要環(huán)節(jié)，是基礎(chǔ)理論、基本知識的學(xué)習(xí)和基本技術(shù)訓(xùn)練的繼續(xù)、深化和發(fā)展。課程設(shè)計著重培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決工程實際問題的本領(lǐng)。因此，通過本設(shè)計應(yīng)達(dá)到以下目的：總結(jié)和鞏固在校所學(xué)專業(yè)課的知識，使之進(jìn)一不步深化和系統(tǒng)化。初步學(xué)習(xí)如何在檢索資料和調(diào)研基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況制訂設(shè)計方案。提高設(shè)計、計算、資料檢索、文獻(xiàn)閱讀、編寫設(shè)計說明書和計算機繪圖能力。樹立正確的設(shè)計思想和經(jīng)濟(jì)理念。培養(yǎng)學(xué)生精心設(shè)計、塌實細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。1.1.2本課程設(shè)計的基本要求課程設(shè)計的任務(wù)：噪聲控制工藝設(shè)計。工作量：1周1.2設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容揚州某工作間采用風(fēng)機換氣，風(fēng)機房內(nèi)離心風(fēng)機工作時的噪聲量為120dB。柴油發(fā)電機散熱通風(fēng)量為65000立方米/小時，型號為DZ13-6低嗓音離心風(fēng)機，流量為Q=62000m3/h，臺數(shù)目2臺，轉(zhuǎn)速1200r/min。單臺設(shè)備總重9600kg，被隔振機組固有頻率f0=6Hz。國家規(guī)定，商業(yè)區(qū)三類夜間標(biāo)準(zhǔn)是55dB，工作間噪聲低于85dB，即要求隔聲量為60dB，工作間降低30dB。設(shè)計要求：A.方案選擇合理B.參數(shù)選取與計算準(zhǔn)確C.所選設(shè)備質(zhì)優(yōu)，可靠，易于操作D.圖紙繪制達(dá)到施工圖要求E.概算部分盡量準(zhǔn)確，詳細(xì)第二章文獻(xiàn)綜述2.1室內(nèi)吸聲減噪2.1.1吸聲減噪由于混響聲與直達(dá)聲的共同作用，使得離開同一噪聲源一定距離的接受點的聲壓級，在室內(nèi)比室外要高出1015dB，如果在室內(nèi)的頂棚和墻面上布置吸聲材料，可使反射聲減弱，噪聲降低，這種方法稱為吸聲減噪。2.1.2室內(nèi)聲場聲波在室內(nèi)傳播與在開闊空間中的傳播室不一樣的。因為聲源在室內(nèi)向各個方向輻射的聲波會受到室壁的一次或多次反射，反射回來的聲波與聲源直接發(fā)出的聲波相互交織在一起，疊加后形成復(fù)雜的室內(nèi)聲場。為了便與分析研究，常把復(fù)雜的室內(nèi)聲場分為兩部分：一部分由聲源直接到達(dá)聽者的直達(dá)聲所形成的聲場稱為直達(dá)聲場；令一部分經(jīng)過壁面一次或多次反射之后的反射聲到達(dá)聽著所形成的聲場稱為混響聲場。2.1.3混響室為了得到理想的擴(kuò)散聲場、自由聲場。可以建造專門的聲學(xué)實驗室，最常見的有混響室和消音室。通常將具有接近完全擴(kuò)散聲場的實驗室稱為混響室。在混響室中可以測聲源的聲功率級、材料的吸聲系數(shù)和隔層的投射損失等。一般對混響室的設(shè)計要求是：(1)為了使室擴(kuò)散聲場接近理想的擴(kuò)撒聲場，混響室的墻壁、頂和地面都要由吸聲系數(shù)小的材料鋪蓋，使聲波絕大部分返回房間內(nèi)。一般推薦平均吸聲系數(shù)不超過0.06.(2)房間的體積V對聲場的擴(kuò)散影響很多。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)混響室體積為200 10%。目前已興建的混響室體積一般在100至500；(3)混響室的形狀一般采用長方形，因正方形會影響簡正振動模式的數(shù)量，從而降低聲場的擴(kuò)散程度。建議長方形房間的邊長成一定比例。式擴(kuò)散轉(zhuǎn)扇等。(4)為了得到良好的混響聲場，在室內(nèi)可以不知擴(kuò)散體，如在墻面上固定擴(kuò)散元件，或懸掛弧形擴(kuò)散板，或安裝可動(5)混響室的墻壁一般都較厚實，必要時可作隔聲隔振處理。2.1.4吸聲材料吸聲材料按物理性能和吸聲性能方式可以分為多孔吸聲材料和共振吸聲材料兩大類。前者以吸收高、中頻率聲音為主，后者主要吸收低、中頻率聲音。吸聲材料的性能：聲波入射到任何物體的界面時，或多或少都會有一部分聲能進(jìn)入該物體，并能吸收掉一部分。當(dāng)聲波入射到抹灰的墻或混凝土等剛性壁面時，大部分聲能都會被反射回來。當(dāng)聲波入射到一些多孔、透氣或纖維性的材料時，聲波則會進(jìn)入材料從而引起材料空隙中的空氣和纖維發(fā)生振動，由于摩擦和粘滯阻力以及纖維的導(dǎo)熱性能，一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，所以材料有吸聲性。2.1.5吸聲結(jié)構(gòu)采用吸聲結(jié)構(gòu)，能夠獲得效好的低頻吸聲效果，彌補多孔材料在低頻時吸聲性能的不足。常用的吸聲結(jié)構(gòu)有：薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)以及空間吸聲體等。2.2隔聲技術(shù)所謂隔聲就是用圍護(hù)結(jié)構(gòu)將聲音限制在一定范圍內(nèi)，或者在聲波傳播的途徑上用屏蔽物將它遮擋住一部分的方法。隔聲分為兩大類：一類是隔絕空氣聲；另一類是隔絕固體聲。2.2.1隔振的基本方法在震源和結(jié)構(gòu)之間裝設(shè)隔振裝置。如在機械設(shè)備與基礎(chǔ)之間裝有隔振器或隔振墊層，用彈性連接代替剛性連接，從此來減少震源的振動能量向基礎(chǔ)傳遞，或者當(dāng)基礎(chǔ)振動時，免與安置其上的機械設(shè)備(或精密儀器等)受基礎(chǔ)設(shè)備的干擾，在機器設(shè)備下面安設(shè)隔振器。前者一般稱為積極隔振，后者稱為消極隔振。二者的概念雖然不同，但控制的方法都是通過設(shè)備和低級之間裝設(shè)隔振裝置(隔振器)來實現(xiàn)的。2.2.2隔聲基本原理假設(shè)一層均勻各向同性的固體介質(zhì)在空間中無限延伸，將大氣分成左右兩部分，平面聲波從左到右傳播、傳播方向垂直于介質(zhì)層。聲波穿透介質(zhì)層必須通過兩個界面，一個是從空氣到固體的界面，另一個是從固體到空氣的界面。由于界面特性阻抗的驟然變化，聲波將產(chǎn)生兩次反射，所以透射過介質(zhì)的聲波就會很微弱。2.2.3隔聲室隔聲室是防止外界噪聲侵入，使隔聲室內(nèi)局部空間保持一定安靜程度的小室或房間。A.隔聲門除了要求隔聲門保證足夠的隔聲量外，還應(yīng)保證門的開啟機構(gòu)靈活方便。為滿足這一條件，隔聲門常采用多層輕隔聲結(jié)構(gòu)。隔聲門的隔聲性能主要取決于接縫處的密封情況。在縫隙處必須墊襯可壓縮的乳膠條、橡皮管、或毛氈、泡沫塑料等，以減少聲透射，提高隔聲量。為了加強門框與門扇間的密合性，除了采用特殊的鏟口外，還必須使用能將門扇和門框壓合在一起的加壓關(guān)閉裝置。隔聲要求較高的門，常采用雙層門隔聲結(jié)構(gòu)，兩層門之間裝上經(jīng)吸聲處理的聲閘，這種隔聲門一般能隔聲40dB以上。B.隔聲窗一般隔聲室的隔聲窗多為觀察窗，常常是固定的。為提高窗的隔聲量常采用雙層玻璃或三層玻璃窗。設(shè)計隔聲窗要注意以下幾點：a為了消除高頻吻合效應(yīng)的影響，多層窗最好才喲不管厚度不一樣的玻璃窗b多層窗玻璃板間要有較大的空氣層，并做好吸聲處理c多層窗的玻璃板間要有一定傾斜度才能消除駐波d玻璃窗的密封要嚴(yán)，在邊緣處采用橡膠或毛氈條壓緊，這不僅能夠起到封閉作用，還能起到有效阻尼作用，減少玻璃板受聲激振透聲2.3消聲器2.3.1消聲器的種類按消聲原理和用途，可以分為阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合式消聲器、微穿孔板消聲器、噴注耗散型消聲器等。2.3.2消聲器設(shè)計的基本要求作為一個性能優(yōu)良的消聲器，一般要求具備以下兩個條件：1.具有良好的消聲性能，即要求消聲器具有較好的消聲頻率特性，在所需要的消聲頻率范圍內(nèi)又足夠大的消聲量。2.具有良好的空氣動力性能，要求消聲器對氣流阻力要小。2.3.3消聲器性能的評價評價消聲器的性能，應(yīng)同時考慮聲學(xué)性能、空氣動力性能和結(jié)構(gòu)性能三個方面。A聲學(xué)性能消聲器的聲學(xué)性能包括消聲量大小和消聲頻率范圍寬窄這兩個方面。設(shè)計消聲器應(yīng)根據(jù)聲源特點，使在所需要消聲的頻率范圍內(nèi)有足夠大的消聲量。否則，消聲器的消聲頻率范圍盡管較寬，消聲量也較大，如果恰好在所要消聲的頻率上消聲效果不好，也往往得不到預(yù)想的結(jié)果。消聲器的聲學(xué)性能用消聲量來表征。B空氣動力性能消聲器的空氣動力性能是評價消聲性能好壞的另一項重要指標(biāo)。是指消聲器對氣流阻力的大小。也就是指安裝消聲器后輸氣是否通暢。消聲器的空氣動力性能通常用阻力系數(shù)或阻力損失來表示。阻力系數(shù)是指消聲器安裝前后的全壓差與全壓之比，能全面的反映消聲器的空氣動力性能。消聲器結(jié)構(gòu)性能是指它的外形尺寸、堅固程度、維護(hù)要求、使用壽命等，它是評價消聲器性能的一項指標(biāo)。好的消聲器除了應(yīng)有好的聲學(xué)性能和空氣動力性能之外；還應(yīng)該具體體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、造型美觀、加工方便、同時要有堅固耐用、使用壽命長、維護(hù)簡單和造價便宜等特點。2.4隔振2.4.1隔振的分類機械設(shè)備產(chǎn)生的噪聲有兩種傳播方式：一種是以空氣為介質(zhì)向外傳播，稱為空氣傳聲；另一種是聲源直接激發(fā)固體構(gòu)件振動，這種振動以彈簧性的形式在基礎(chǔ)、地板、墻壁中傳播，并在傳播過程中向外傳輻射噪聲，稱為固體聲?？刂乒腆w聲的一個重要方法是隔振。從噪聲控制角度研究隔振，并不涉及強度的計算；只是研究如何降低固體聲及空氣聲。就是將振源與基礎(chǔ)或其他物體的近剛性連接改成剛性連接，以防止或減弱振動能量的傳播，從而達(dá)到減低噪聲的目的。2.4.2隔振原理隔振，就是將振動源與地基等的剛性連接改成彈性連接，以隔絕或減弱振動能量的傳遞，從而實現(xiàn)減振降噪的目的2.4.3隔振裝置的設(shè)計A.鋼彈簧減振器鋼彈簧減振器是最常用的一種隔振器，它可以分為螺旋彈簧隔振器和板條式鋼板隔振器兩種。設(shè)計彈簧應(yīng)求出如下六個參數(shù)：彈簧絲直徑d彈簧圈的平均直徑D彈簧的工作圈數(shù)n彈簧的全部圈數(shù)n1彈簧在自由狀態(tài)下的高度h卷制彈簧所需要的彈簧絲長度l第三章控制方案的選擇與確定3.1控制方案總體介紹在傳播途徑上控制通風(fēng)機噪聲的方法1在通風(fēng)機出氣口管道上安裝消聲器在通風(fēng)機噪聲中，進(jìn)、出氣口輻射的空氣動力性噪聲強度最大，所以控制通風(fēng)機噪聲，首先應(yīng)將這部分噪聲降下來。在通風(fēng)機進(jìn)、出氣口安裝消聲器是抑制通風(fēng)機噪聲的最有效措施。2通風(fēng)機機組加裝隔聲罩通風(fēng)機進(jìn)、出氣口安裝消聲器可以消減空氣動力性噪聲，即把通風(fēng)機最強部分的噪聲消除掉。但是，如果現(xiàn)場對降噪的要求較高，通風(fēng)機的機殼、電動機、基礎(chǔ)振動等部位輻射的噪聲也需要控制時，那就得采取綜合治理措施。最常用也是最有效的措施是加裝通風(fēng)機機組隔聲罩。3采取改造通風(fēng)機機房的綜合治理措施如果有專門的通風(fēng)機機房，則可結(jié)合現(xiàn)場情況采取將通風(fēng)機機房改造成單間的降噪方法，即把通風(fēng)機機組封閉在通風(fēng)機機房內(nèi)使其噪聲傳不出去，這樣機房的噪聲雖大，但外界噪聲則小多了。密封的通風(fēng)機機房上要安裝進(jìn)氣口消聲器，以供通風(fēng)機吸氣和電動機、機殼等散熱之需要。在通風(fēng)機出氣管路上也可再裝一個消聲器一減弱通風(fēng)機出氣噪聲。3.2控制方案具體介紹1.首先，在室內(nèi)聲場方面。在整個機房的壁面采取使用吸聲材料的方法。在整個風(fēng)機房的壁面距離墻5厘米處加裝厚度為1.3厘米，190kg/m3的甘蔗板，內(nèi)填3毫米厚20kg/m3超細(xì)玻璃棉，對125頻率下的噪聲吸聲系數(shù)達(dá)到0.46。2.第二，在隔聲技術(shù)方面。為了保證足夠的隔聲量，必須把門和窗戶都設(shè)計成隔聲門和隔聲窗。隔聲門采取多層輕隔聲結(jié)構(gòu)，設(shè)計為2000mm1000mm80mm。加裝1mm鋁板，3mm瀝青石棉漆，1mm鍍鋅鐵皮，70mm容重為20kg/m3的超細(xì)玻璃棉，為了加墻門扇與門框的密合性，在門和邊框之間橡皮密封，并用麻絨密封填塞水泥沙漿勾縫。隔聲窗采取2層結(jié)構(gòu)，因為性質(zhì)定為觀察窗，設(shè)計為固定的。隔聲窗設(shè)計成12001200的規(guī)格。為了消除吻合效應(yīng)的影響，2層窗戶分別選用4mm和5mm厚的普通玻璃。兩層玻璃間設(shè)計一定的傾斜度以消除駐波，之間設(shè)定一定程度的空氣層，上部為100mm，下部為200mm。在玻璃與木條和窗框之間，塞入軟膠條，這樣能祈起到密封作用，同時還能起有效阻尼作用，減少玻璃板受聲激振透聲。3.在消聲器方面，設(shè)計2種消聲器。一種是為有效控制低頻的抗性消聲器，另一種為阻性-共振-擴(kuò)張式復(fù)合式消聲器?？剐韵暺髦饕迷陲L(fēng)機進(jìn)風(fēng)管和排風(fēng)管，根據(jù)風(fēng)機規(guī)格設(shè)計成20001000800。外殼采用=2外殼阻-共-擴(kuò)復(fù)合式消聲器主要用在風(fēng)機房通風(fēng)管到上，設(shè)計規(guī)格。4.由于風(fēng)機對樓層本身也具有一定的振動性，從而傳播噪聲，因此在風(fēng)機底部采取填加一層木版以增加風(fēng)機與樓板間的距離，起到隔振的作用，并在木版與樓板間加入鋼彈簧減振器。木版采用50mm厚普通木板，鋼彈簧器采取TJ1-3A規(guī)格的螺旋隔振器。第四章計算說明書4.1隔聲墻的選擇與隔聲量的計算柴油發(fā)電機散熱通風(fēng)量為65000立方米/小時三類夜間標(biāo)準(zhǔn)Lp=55dB所以要求隔聲量為TL=120-55=65dB根據(jù)環(huán)境工程設(shè)計手冊選硅酸鹽砌塊墻200(抹灰)而密度ml=450kg/m2然后在外層再設(shè)一面墻，形成雙層墻結(jié)構(gòu)，選取磚墻490(抹灰)而密度m2=833kg/m2磚墻和加氣混凝土墻構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)T2=161g(m1+m2)+8+R=161g(450+833)+8+R=65.7dB根據(jù)環(huán)境工程設(shè)計手冊可查得L=4cm，空氣隔聲量為8dB，附加隔聲量R(dB)即R=8dB所以TL=65.7dB 65dB符號要求為使墻體能吸收更多噪聲，在墻體與加氣混凝土墻間嵌超小細(xì)玻璃棉音，然后在加氣混凝土墻雙面噴漿，并用穿孔率為30%m鋁格網(wǎng)護(hù)面，增強墻體低頻的戲聲系數(shù)。4.2隔聲門的選擇與隔聲量的計算選多層復(fù)合門所以平均隔聲量TL=44.5dB定門的尺寸為1000802000隔聲門的平均隔聲量的計算TL間=10lgsi/si10exp(-0.1TLi)=39dB工作間噪聲120-39=81dB滿足標(biāo)準(zhǔn)：工作間噪聲85dB TL門=44.5dB TL間=120-39-44.5=36.5 55dB所以滿足要求4.3隔聲窗的選擇與隔聲量的計算選5mm厚玻璃固定窗，軟膠條封邊，空腔100mm所以平均隔聲量為TL=28.8dB定窗的尺寸為12002001200 4.4設(shè)計消聲器的尺寸及其消聲量初步設(shè)計擴(kuò)張室-阻-共-擴(kuò)復(fù)合式消聲器，其設(shè)計消聲量65dB 40dB 4.4.1單腔擴(kuò)張室消聲器計算設(shè)定消聲器擴(kuò)張比m=20 L=(2n+1)/4令f1=150HZ L=340/(4150)=0.57m K11=2f/c(360/2)0.57=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=17.9dB F2=300HZ L=340/(4300)=0.28m K12=2f/c(360/2)0.28=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=12.79dB F3=450HZ L=340/(4450)=0.19m K13=2f/c(360/2)0.19=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=9.8dB所以平均消聲量為(17.9+12.79+9.8)/3=13.5dB消聲器的有效長度L=0.57+0.28+0.19=1.04mm=s1/s2=d22/d12d2=d1sqrt(20)=0.24.24=0.894m=894mm驗算上下限截止頻率上限fn=1.22c/d=1.22340/0.894=464HZ下限：連接管截面積S1=1/4(0.2)2=0.0314 m2連接管長度為L=5-2.0-1.04=1.9m V1=K111/4(d2)2-3/4K111/4(dl)2=0.60m3 fW1=c/sqrt(s1/2V1L1)=340/3.14sqrt0.0314/(20.3092.25)=12.51HZ同理V1=V2=V3,fW1=fW2=fW3=12.51HZ由于f1，f2，f3都在上下限截止范圍之內(nèi)都屬于要求所以確定前段擴(kuò)張式消聲器的擴(kuò)張比為20，長L為1.04m平均消聲量為13.5dB 4.4.2阻-共-擴(kuò)復(fù)合式消聲器的計算經(jīng)查噪聲控制，得消聲量計算公式為L=2()1/a其中L為消聲量的有效長度，a為每個通道的寬度，假定消聲片由密度為20kg/m2，厚度為15mm超細(xì)玻璃棉組成另a=200倍頻程中心頻率/HZ 12525050010002000材料吸聲系統(tǒng)()0.500.800.850.850.86消聲系數(shù)()0.751.01.11.21.3 L3.072.31.801.921.77說明：L=La/2()代入數(shù)據(jù)得L1=50.2/20.75=0.67m同理：L2=0.5m L3=0.45m L4=0.42m L5=0.38m按最大值，即取L=0.67m在擴(kuò)張室空腔中插入兩消聲片，寬度為擴(kuò)張室直徑d2=600mm當(dāng)量直徑d=(0.85+0.67)/2=0.76m所以高頻失效頻率f2=1.85c/d=1.85340/0.76=828HZ所以設(shè)計擴(kuò)張室-阻-共-擴(kuò)復(fù)合式消聲器的尺寸為10401500600 4.5風(fēng)機的通風(fēng)量驗算型號為DZ13-6低嗓音離心風(fēng)機流量為Q=62000m3/h選用2臺Q總60000m3/h滿足要求4.6設(shè)計進(jìn)風(fēng)消聲器要求消聲器的消聲量為120-55=65dB消聲器的極限流速為11m/s則開口截面面積A=62000/360011=3.13m2設(shè)計消聲器的尺填密度為20kg/m3，厚度為15cm的超細(xì)玻璃棉令a=80mm倍頻程中心頻率/HZ 12525050010002000材料吸聲系統(tǒng)()0.500.800.850.850.86消聲系數(shù)()0.751.01.11.21.3 L432.732.52.31說明L=La/2()代入數(shù)據(jù)得L1=650.1/20.75=2.33m同理L2=650.1/21.0=6.5m L3=650.1/21.1=2.95m L4=650.1/21.3=2.5m因為所取的L=4.5 2.33m滿足當(dāng)量直徑d=(0.08+4)/2=2.04m高頻失效頻率fl=1.85c/d=308.33 HZ 4.7設(shè)計排風(fēng)消聲器要求消聲器的消聲量為120-55=65dB消聲器的極限流速為11m/s則開口截面面積A=62000/360011=3.13m2設(shè)計消聲器的尺寸15001000