物理性污染控制

1、物理性污染控制復(fù)習(xí)重點噪聲：是由許多不同頻率和強度的聲波無規(guī)則地雜亂無章組合而成。噪聲的分類：交通噪聲、工業(yè)噪聲 、建筑施工噪聲 、社會生活噪聲噪聲的特點：1、噪聲只會造成局部性污染，一般不會造成區(qū)域性和全球性污染。2、噪聲污染無殘余污染物，不會積累。3、噪聲源停止運行后，污染即消失。3、噪聲的聲能是噪聲源能量中很小的部分，一般認(rèn)為再利用的價值不大，故聲能的回收尚未被重視。噪聲的危害：人置身于較強的噪聲環(huán)境中一段時間，會感到耳鳴。若長期在強噪聲環(huán)境中，會造成聽力損失，成為永久性的聽閥遷移，高強噪聲（超過140dB）使得內(nèi)耳鼓膜破裂，導(dǎo)致雙耳完全失聰，成為永久性耳聾。噪聲對大腦神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系

2、統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均有生理影響。噪聲聲級越大，對人體影響越大。人在睡眠時，受到連續(xù)噪聲的影響，會使熟睡時間縮短，出現(xiàn)多夢。經(jīng)常受到噪聲的干擾，會導(dǎo)致睡眠不足，出現(xiàn)頭昏、頭痛等現(xiàn)象。噪聲的刺激會使人心情煩躁、注意力分散，易疲勞、反應(yīng)遲鈍，導(dǎo)致工作效率降低，甚至發(fā)生工作過失行為。高強度噪聲還會掩藏運輸音響信號，使行車安全受到威脅，易發(fā)生交通事故。噪聲控制途徑：1、 從聲源上降低噪聲（最根本、最有效的手段）措施：選用內(nèi)阻尼大、內(nèi)摩擦大的低噪聲材料；改進機器設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提高加工精度和裝配精度；改善或更換動力傳遞系統(tǒng)和采用高新技術(shù)，對工作機構(gòu)從原理上進行革新；改革生產(chǎn)工藝和操作方法。2、 從傳播途

3、徑上降低噪聲措施：利用鬧靜分開的方法降低噪聲；利用聲源和地形的指向性；利用綠化帶；采用聲學(xué)控制手段，主要包括吸聲、隔聲和消聲等。3、 在接收點進行防護利用防護面具、耳塞、防護棉、耳罩和防護頭盔等頻程（頻帶、帶寬）：將可聽聲的頻率范圍（ 20Hz20kHz）按倍數(shù)變化，劃分為若干較小的頻段，通常稱為頻程。聲強：在聲波傳播方向上單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的平均聲能量，Wm2。聲壓級：聲音的聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比，取以10為底的對數(shù)，再乘以20，分貝（dB）。計權(quán)聲級：人耳對不同頻率的聲波反應(yīng)的敏感程度是不一樣的。對高頻的聲音，特別是頻率在1000Hz5000Hz之間的聲音比較敏感；而對低頻聲音，特別是

4、100Hz以下的聲音不敏感。為了使聲音的客觀量度和人耳的聽覺主觀感受近似取得一致，通常對不同頻率聲音的聲壓級經(jīng)某一特定的加權(quán)修正后，在疊加計算可得到噪聲總的聲壓級，此聲壓級稱為計權(quán)聲級。等效連續(xù)A聲級：某時段內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)噪聲的A聲級，用能量平均的方法，以一個連續(xù)不變的A聲級來表示該時段內(nèi)噪聲的聲級。 其符號為Leq 。 晝夜等效聲級：為了考慮噪聲在夜間對人們煩惱的增加，規(guī)定在夜間測得的所有聲級均加上10dB（A計權(quán)）作為修正值，再計算晝夜噪聲能量的加權(quán)平均。晝夜等效聲級主要預(yù)計人們晝夜長期暴露再噪聲環(huán)境中所受到的影響。環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)考慮在不同環(huán)境場所對各類人群的保護；防止噪聲的污染危害；兼

5、顧目前的技術(shù)條件、經(jīng)濟的合理性。依據(jù)以上原則，規(guī)定噪聲排放的允許限值，形成環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)聲波傳播時波陣面的形狀不同可將聲波分成平面聲波、球面聲波和柱面聲波等類型。球面聲波：在各向同性均勻媒質(zhì)中，點聲源聲波向各方向傳播的速度相等，形成以聲源為中心的一系列同心球面，這樣的波稱為球面波。聲源指向性聲源在自由場中向外輻射聲波時，聲壓級隨方向的不同呈現(xiàn)不均勻的屬性，稱為聲源的指向性。聲源指向性常用指向性因數(shù)或指向性指數(shù)來表示。指向性因數(shù)的定義是：聲場中某點的聲強，與同一聲功率聲源在相同距離的同心球面上的聲強之比。指向性因數(shù)無量綱。響度級：當(dāng)某一頻率的純音和1000Hz的純音聽起來同樣響時，這時100

6、0Hz純音的聲壓級就定義為該待定聲音的響度級。符號單位為方（phon）。聲波的吸收：除空氣能吸收聲波外，其它一些材料如玻璃棉、毛氈、泡沫塑料等對聲音也有吸收能力，稱為吸聲材料或多孔性吸聲材料。當(dāng)聲波通過這些多孔性吸聲材料時，由于材料本身的內(nèi)摩擦和材料小孔中的空氣與孔壁間的摩擦，使大量聲波能量被吸收、衰減掉。吸聲降噪是噪聲控制技術(shù)措施中最基本的一種。多孔吸聲材料：（高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效果差）吸聲原理：多孔材料內(nèi)部有無數(shù)細(xì)微孔隙，孔隙間彼此貫通，且通過表面與外界相通，當(dāng)聲波入射到材料表面時，一部分在材料表面反射，一部分則透入到材料內(nèi)部向前傳播。在傳播過程中，引起孔隙中的空氣運動，與形成孔

7、壁的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)變成為熱能而消耗掉。聲波在剛性壁面反射后，經(jīng)過材料回到其表面時，一部分聲波透回空氣中，一部分又反射回材料內(nèi)部，聲波的這種反復(fù)傳播的過程，就是能量不斷轉(zhuǎn)換和耗散的過程，如此反復(fù)，直到平衡。這樣，材料就吸收了部分聲能。吸聲性能影響因素：1、 厚度：增加厚度，可提高低頻聲的吸收效果，對高頻聲效果不大2、 孔隙率與密度：若厚度不變，增大多孔吸聲材料密度，可提高低中頻的吸聲系數(shù)，但比增大厚度所引起的變化小，且高頻吸收會有所下降3、空腔 ：多孔材料的吸聲系數(shù)隨空氣層厚度增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再繼續(xù)明顯增加。當(dāng)腔深D近似等于入射聲波的1/

8、4波長時，吸聲系數(shù)最大。當(dāng)腔深為1/2波長或其整倍數(shù)時，吸聲系數(shù)最小 4、護面層5、使用環(huán)境：溫度升高，吸聲性能向高頻方向移動；溫度降低則向低頻方向移動。度增大，孔隙吸水量增加，堵塞細(xì)孔，吸聲系數(shù)下降，先從高頻開始。通風(fēng)管道和消聲器內(nèi)氣流易吹散多孔材料，吸聲效果下降；吸聲結(jié)構(gòu)1、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) 機理：聲波入射引起薄板振動，薄板振動克服自身阻尼和板-框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當(dāng)入射聲波的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相同時，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動最劇烈，聲能消耗最多。2、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)原理：入射聲波激發(fā)孔頸中空氣柱往復(fù)運動，與頸壁摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱

9、能而耗損，達(dá)到吸聲目的。當(dāng)入射聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時，發(fā)生共振，空氣柱運動加劇，振幅和振速達(dá)最大，阻尼也最大，消耗聲能最多，吸聲性能最好。 多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)-實際是由多個單腔（孔）共振器并聯(lián)而成。-穿孔面積越大，吸聲的頻率越高；空腔越深或板越厚，吸聲的頻率越低。3、 微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) -優(yōu)點：克服了穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲頻帶較窄的缺點；吸聲系數(shù)大；吸聲頻帶寬；成本低、構(gòu)造簡單；設(shè)計理論成熟。耐高溫、耐腐蝕，不怕潮濕和沖擊，甚至可承受短暫的火焰，適用環(huán)境廣泛，包括一般高速氣流管道中。缺點：孔徑太小，易堵塞，宜用于清潔場所。 為增大吸聲系數(shù)與提高吸聲帶寬，可采取的辦法：組合幾種不

10、同尺寸的共振吸聲結(jié)構(gòu)，分別吸收一小段頻帶，使總的吸聲頻帶變寬；在穿孔板后面的空腔中填放一層多孔吸聲材料，材料距板的距離視空腔深度而定；穿孔板孔徑取偏小值，以提高孔內(nèi)阻尼；采用不同穿孔率、不同腔深的多層穿孔板結(jié)構(gòu)，以改善頻譜特性；在穿孔板后蒙一薄層玻璃絲布等透聲紡織品，以增加大孔頸摩擦。 吸聲系數(shù)：定義為材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能之比，用來描述吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性。符號a。吸聲量：吸聲系數(shù)反映單位面積的吸聲能力，材料實際吸收聲能的多少，除了與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)外，還與材料表面積大小有關(guān)。吸聲材料的實際吸聲量為AaS，單位m2.混響時間：室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室內(nèi)

11、聲能密度衰減到原來的百萬分之一，即聲壓級衰減60dB所需要的時間，記作 T60 ，單位秒（s）。用以描述房間聲學(xué)性質(zhì)的一個重要參數(shù)。隔聲原理：聲波在空氣中傳播，入射到勻質(zhì)屏蔽物時，部分聲能被反射，部分被吸收，還有部分聲能可以透過屏蔽物。設(shè)置適當(dāng)?shù)钠帘治锟勺柚孤暷芡高^，降低噪聲的傳播。插入損失（IL）：離聲源一定距離某處測得的隔聲構(gòu)件設(shè)置前、后的聲功率級LW1和LW2之差。 吻合效應(yīng)：一定頻率的聲波以入射角投射到墻板上，激起構(gòu)件彎曲振動。若入射聲波的波長在墻板上的投影正好與墻板的固有彎曲波波長b相等時，墻板彎曲波振動的振幅便達(dá)到最大，聲波向墻板的另面輻射較強，墻板隔聲量明顯下降，此現(xiàn)象稱為“吻合

12、效應(yīng)” 。 單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線：第I 區(qū)稱為剛度和阻尼控制區(qū)、第II區(qū)是質(zhì)量控制區(qū)、第III區(qū)是吻合效應(yīng)區(qū)隔聲罩設(shè)計要點：(1)隔聲罩應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤睢?2)用剛性輕薄材料制作時，須在壁面上加筋，涂貼阻尼層，阻尼材料層厚度通常為罩壁的23倍。 (3)罩內(nèi)須進行吸聲處理，表面敷設(shè)護面層。(4)罩內(nèi)所有縫隙應(yīng)密封嚴(yán)實，管線周圍應(yīng)減振。(5)罩體與聲源設(shè)備及其機座之間不能有剛性接觸，與地面間應(yīng)隔振處理。(6)便于操作、安裝與檢修，需要時可做成能拆卸的拼裝結(jié)構(gòu)。須考慮聲源設(shè)備的通風(fēng)、散熱要求，通風(fēng)口應(yīng)安裝有消聲器，其消聲量要與隔聲罩的插入損失相匹配。隔聲屏設(shè)計要點：(1) 隔聲屏應(yīng)有足

13、夠的高度，通常寬度大于高度，一般寬度為高度的1.52倍。(2) 隔聲屏須配合吸聲處理，尤其是在混響聲明顯的場合。3) 隔聲屏主要用于控制直達(dá)聲。(4) 隔聲屏本身須有足夠的隔聲量，隔聲量最少應(yīng)比插入損失高出約10dB。(5)在隔聲要求不是太高時，可用人造革等密實的軟材料護面，中間夾以多孔吸聲材料制成隔聲簾懸掛起來。(6)隔聲屏應(yīng)適當(dāng)靠近噪聲源，形式有固定式或移動式，后者可裝掃地橡皮，以減少漏聲,多塊隔聲屏并排使用時，應(yīng)盡量減少各塊間接頭處的縫隙。阻性消聲器：利用吸聲材料消聲的吸收型消聲器。吸聲材料相當(dāng)于電阻，故稱阻性消聲器。單通道直管式消聲器、片式消聲器 、折板式消聲器、聲流式消聲器、蜂窩式消

14、聲器、消聲彎頭 原理：將吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)，利用聲波在多孔吸聲材料中傳播時，因摩擦阻力和粘滯阻力將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到消聲的目的。阻性消聲器性能的影響因素 ：1、頻率的影響 2、結(jié)構(gòu)的影響 3、氣流的影響 高頻失效：在一定截面積的氣流通道中，當(dāng)入射聲波的頻率高至一定限度時，由于方向性很強而形成“光束狀”傳播，很少接觸貼附的吸聲材料，消聲量明顯下降的現(xiàn)象。阻性消聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在高頻失效頻率附近采取下述辦法可顯著提高高頻消聲效果。1、小風(fēng)量細(xì)管道可選用直管式；較大風(fēng)量粗管道須采用多通道形式。2、消聲器通道中加裝消聲片或?qū)⑾暺髟O(shè)計成片式、折板式、蜂窩式或彎頭式等，可提高中高頻消聲效果。氣流

15、再生噪聲：高速氣流經(jīng)過消聲器時因局部阻力和摩擦阻力形成湍流產(chǎn)生的噪聲。 .阻性消聲器的設(shè)計步驟 （1）根據(jù)氣流流量和流速，計算所需要的通道截面，并由此來選定阻性消聲器的形式。（2）選用吸聲材料。 （3）選用護面結(jié)構(gòu)。（4）根據(jù)“高頻失效”和氣流再生噪聲的影響驗算消聲效果。 抗性消聲器 ：與阻性消聲器不同，抗性消聲器不使用吸聲材料，主要是利用聲抗的大小來消聲, 依靠管道截面的突變或旁接共振腔等在聲傳播過程中引起阻抗的改變，而產(chǎn)生聲波的反射、干涉現(xiàn)象,從而降低由消聲器向外輻射的聲能，達(dá)到消聲的目的。1、 擴張室消聲器 2、 共振消聲器-消聲原理：亥姆霍茲共振原理下限頻率：當(dāng)入射聲波頻率和系統(tǒng)的固有

16、頻率相等時，會發(fā)生共振，消聲器不能消聲，反將聲音放大，該頻率稱為下限頻率.振動污染： 振動超過一定的界限,從而對人體的健康和設(shè)施產(chǎn)生損害,對人的生活和工作環(huán)境形成干擾,或使機器、設(shè)備和儀表不能正常工作。振動污染源：環(huán)境振動污染主要來源于自然振動和人為振動。自然振動主要由地震、火山爆發(fā)等自然現(xiàn)象引起。人為振動污染源主要包括工廠振動源、工程振動源、道路交通振動源、低頻振動源等。沖擊性振動：沖壓、錘鍛之類的物體碰撞、下落運動產(chǎn)生的振動。往往為公害振動，指給予系統(tǒng)的激勵。與該系統(tǒng)的固有振動周期相比，這種激勵能在很短時間內(nèi)終結(jié)；實際發(fā)生的沖擊波振動時間往往并不很短，而是經(jīng)過數(shù)個周期的衰減振動形式的過渡激

17、勵。理論的沖擊波有單一矩形沖擊波，顯示為從低頻到高頻具有均一頻譜的沖擊力。但由于物體具有的彈性，實際的沖擊波譜是正弦波的半周期的激勵。若在質(zhì)量塊上施加一外來單一沖擊力時，若延長沖擊力作用時間，在最初施加沖擊力后和沖擊力消除后，將繼續(xù)自由衰減振動；若沖擊力時間極短，則力消除后將繼續(xù)出現(xiàn)系統(tǒng)所固有的自由衰減振動，即與力的波形無關(guān)的自由振動。 固有頻率：單自由度振動系的固有頻率與質(zhì)量、彈性常數(shù)及衰減系數(shù)相關(guān)。激振力的頻率與機械或構(gòu)筑物的固有頻率一致時，就會發(fā)生共振。公害振動發(fā)生的主頻率范圍大約為1100Hz。長跨度橋、天線、電纜、建筑物等的固有頻率在此范圍。設(shè)備安裝在房屋地板（樓板）上時，為了防止建

18、筑物產(chǎn)生共振響應(yīng)，需要對建筑物各構(gòu)件各自的固有頻率進行估算。 振動的振動量：是指 被測系統(tǒng)在選定點上選定方向的運動量。振動級：一般用機械振動參數(shù)級來描述振動的強度，單位為分貝（dB）。振動的評價標(biāo)準(zhǔn) ：1、振動強弱對人體的影響大致可分為四種情況感覺閾：人體剛剛能夠感覺到振動，對人體無影響；不舒服閾：使人感到不舒服；疲勞閾：使人感到疲勞，工作效率降低。工況下以此閾為標(biāo)準(zhǔn)，超過者即認(rèn)為存在振動污染；危險閾：此時振動會使人產(chǎn)生病變。 2、在生理學(xué)中，振動強度習(xí)慣以g（ g=9.80665m/s²）為單位表示加速度。據(jù)此，人體對振動的感覺標(biāo)準(zhǔn)為剛剛感到振動是0.003g；不愉快的感覺是0.0

19、5g；不可容忍感是0.5g。 沖擊振動污染控制：沖擊振動：鍛造機等機械重錘高速錘打工件，產(chǎn)生的強烈沖擊振動，控制方法：通常用空氣彈簧隔振、對強沖擊機械，空氣彈簧阻尼不夠，一般以疊板簧的滯后進行補償。 采用空氣彈簧的鍛造機防振裝置，用空氣彈簧時，要用慣性基座，并配合使用能兼作支承部件的疊板簧。 例如：自由鍛液壓機、導(dǎo)輥軸承座電磁輻射污染是指人類使用產(chǎn)生電磁輻射的器具而泄漏的電磁能量流傳到室內(nèi)外空間中，其量超出環(huán)境本底值，且其性質(zhì)、頻率、強度、持續(xù)時間等綜合影響引起周圍受輻射影響人群的不適感，并使健康和生態(tài)環(huán)境受到損害。電磁輻射防護的基本原則：1、主動防護與治理，即抑制電磁輻射源，包括所有的電子設(shè)備及電子系，具體做法：設(shè)備的合理設(shè)計；加強電磁兼容性設(shè)計的審查與管理；做好模擬預(yù)測和危害分析等工作。2、被動防護與治理，即從被輻射方著手進行防護，具體做法