某空壓機房降噪設(shè)計

2012級課程設(shè)計說明書某空壓機房降噪設(shè)計摘要本次設(shè)計為空壓機房降噪設(shè)計。某工廠空壓機房〔房間尺寸10m(長)、7m〔寬)、4m(高〕內(nèi)外表為混凝土)地面中央設(shè)有2臺空壓機，距噪聲源〔位置在地面中央，聲源指向性因數(shù)Q=2〕2m?，F(xiàn)欲采用共振吸聲結(jié)構(gòu)進行吸聲處理使機房噪聲得到一定的控制，使其降到90dB〔A〕，因此選用NR80評價曲線，經(jīng)計算選擇加玻璃棉及空氣層的穿孔板，面積為49m2。關(guān)鍵詞：降噪；共振吸聲；穿孔板目錄TOC\o"1-3"\h\u1前言12噪聲的危害23設(shè)計依據(jù)34設(shè)計原那么45設(shè)計說明56計算步驟66.1設(shè)計資料66.2房間面積計算66.3計算臨界半徑rc66.4吸聲設(shè)計數(shù)據(jù)計算66.5吸聲材料的選擇及計算76.6結(jié)論9參考文獻10致謝111前言聲音是物體的振動以波的形式在彈性介質(zhì)中進行傳播的一種物理現(xiàn)象。人們的生活離不開聲音，各種聲音在人們的生活和工作中起著非常重要的作用。聲音是幫助人們溝通信息的重要媒介。因為有了聲音，人們才能用語言交流思想，進行工作，展開一切社會活動。但是另一方面，有些聲音卻影響人們的學習，工作休息，甚至危機人們的健康。比方震耳欲聾的大型鼓風機噪聲，尖叫刺耳的電鋸聲，以及高壓排氣放空噪聲等，那么使人心煩意亂，損害聽力，并能誘發(fā)出多種疾病。又比方，盡管是悅耳動聽的樂聲，但對于要入睡的人們來說，可能是一種干擾，是不需要的聲音。判斷一個聲音是否屬于噪聲，主觀上的因素往往起著決定性的作用，同一個人對同一種聲音，在不同的時間，地點和條件下，往往會產(chǎn)生不同,比方，在心情舒暢或休息時，人們喜歡收聽音樂；而留神緒煩躁或集中精力思考問題時，往往會主動去關(guān)閉各種音響設(shè)備。因此，從生理學家認為，但凡對人體有害的和人們不需要的聲音統(tǒng)統(tǒng)成為噪聲。物理學家認為，噪聲是雜亂無章、難聽而不協(xié)調(diào)、人們不需要、令人厭煩的聲音的組合。噪聲按照來源可分為工業(yè)噪聲、建筑施工噪聲、交通運輸噪聲和社會生活噪聲。空氣動力性噪聲是工業(yè)噪聲中的一種，當空壓機排氣放空時氣體會受到擾動，氣體與物體之間有相互作用就產(chǎn)生了噪聲[1]。而這個課程設(shè)計就是在聲的傳播途徑當中吸聲降噪到達對空氣動力性噪聲的控制。2噪聲的危害〔1〕噪聲干擾人們的生活噪聲對人們正常生活的影響主要表現(xiàn)在：人們在工作和學習時，精力難以集中；使人的情緒難以不安，禪師問你個不愉快感；影響睡眠質(zhì)量；阻礙正常語言交流。研究說明，在A聲級40~50dB的噪聲刺激下，失眠人的腦電波會出現(xiàn)覺醒反響，即A聲級40dB的噪聲就可以對正常人的睡眠產(chǎn)生影響，而且強度相同的噪聲，性質(zhì)不同，噪聲影響的程度也不同?！?〕噪聲可誘發(fā)疾?、僭肼暱蓪е侣犃p失噪聲引起的聽力損傷，主要是內(nèi)耳的接收器官收到損傷而產(chǎn)生的。過量的噪聲刺激可以造成感覺器官和接收器官整個破壞。噪聲性耳聾與噪聲的強度、噪聲的頻率和接觸時間有關(guān)，噪聲強度越大，接觸時間越長，耳聾的發(fā)病率越高。在等效A聲級為80dB以下是，一般不會引起噪聲性耳聾；85dB時，對于具有10年工齡的工人，危險率為3%，聽力損失者為6%；而具有15年工齡的人危險率為5%，聽力損失者為10%。②噪聲引起人體生理變化噪聲長期作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，可以使大腦皮層的興奮和抑制失調(diào)，條件反射異常，出現(xiàn)各種病癥，嚴重者可以產(chǎn)生血壓升高或降低，改變心率，心臟病加劇。噪聲會使人唾液、胃液分泌減少，胃酸降低，胃蠕動減弱，食欲不振，引起胃潰瘍。噪聲對人的內(nèi)分泌機能產(chǎn)生影響，噪聲對兒童發(fā)育力也有不利影響。③噪聲損害設(shè)備和建筑物高強度和特高強度噪聲能損害建筑物和發(fā)聲體本身。在特高強度的噪聲影響下，不僅建筑物受損，發(fā)聲體本身也可能因聲疲勞而損壞，并使一些自動控制和遙控儀表設(shè)備失效。此外，由于噪聲的掩蔽效應，往往使人不易發(fā)覺一些危險信號，從而容易造成工傷事故[2]。3設(shè)計依據(jù)一般來講，吸聲只能降低室內(nèi)反射聲，而對于從聲源出發(fā)的直達聲那么沒有任何作用。所以，在降噪過程中應先考慮對聲源進行隔離、對空氣洞里性噪聲進行消聲處理，再輔助以吸聲處理。只有當噪聲源不宜采用隔聲、消聲措施，而房間內(nèi)混響嚴重時，才能把吸聲作為唯一的降噪手段，才能取得好的降噪效果。一般情況下，在面積較小的風機放、泵房、控制室內(nèi)，可以對天花板、墻面進行吸聲處理；面積較大的車間，可以采用空間吸聲體、平頂吸聲等吸聲處理方法；聲源集中在局部區(qū)域時，可采用局部吸聲處理，必要時還應設(shè)置隔聲屏障。對于噪聲源多而分散的大房間，由于室內(nèi)各處直達聲的影響都很大，即使進行吸聲處理，降噪效果也不會明顯，這種情況下不宜單獨進行吸聲處理。吸聲降噪的效果一般為3~6dB〔A〕,較好的為7~10dB〔A〕，一般不會超過15dB〔A〕，而且也不隨吸聲處理的面積成正比增加[3]。吸聲降噪只能對混響聲起到顯著效果，室內(nèi)的聲源情況對吸聲降噪效果影響較大，故應了解房間的幾何特性及吸聲處理前的聲學特性。吸聲技術(shù)包括:利用多孔吸聲材料進行吸聲和利用共振吸聲結(jié)構(gòu)兩大類。由于吸聲材料的孔隙尺寸與高頻聲波的波長相近，所以多孔吸聲材料一般對高頻聲吸聲效果好，對低頻聲吸聲效果差。共振吸聲結(jié)構(gòu)是由多孔吸聲材料與穿孔板組成的吸聲結(jié)構(gòu)，利用共振吸聲原理研制的各種吸聲結(jié)構(gòu)可改善低頻吸聲性能，常用的有薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板工振吸聲結(jié)構(gòu)等[4]。通過空壓機房內(nèi)距離噪聲源2m所測得的聲壓級可知中低頻噪聲所占比重較大。4設(shè)計原那么(1)先對聲源進行隔聲、消聲等處理，如改良設(shè)備、加隔聲罩、消聲器或建隔聲墻、隔聲間等。(2)當房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時，采取吸聲處理才能到達預期效果。單獨的風機房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對天花板、墻面同時作吸聲處理：車間面積較大，宜采用空間吸聲體、平頂吸聲處理：聲源集中在局部區(qū)域時，宜采用局部吸聲處理，同時設(shè)置隔聲屏障；噪聲源較多且較分散的生產(chǎn)車間宜做吸聲處理[5]。(3)在靠近聲源直達聲占支配地位的產(chǎn)所，采取吸聲處理，不能到達理想的降噪效果。(4)通常吸聲處理只能取得3~10dB的降噪效果。(5)假設(shè)噪聲高頻成分很強，可選用多孔吸聲材料；假設(shè)中、低頻成分很強，可選用薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)或穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)：假設(shè)噪聲中各個頻率成分都很強，可選用復合穿孔板或微孔板吸聲結(jié)構(gòu)。通常要把幾種方法結(jié)合，才能到達最好的吸聲效果。(6)選擇吸聲材料或結(jié)構(gòu)，必須考慮防火、防潮、防腐蝕、防塵等工藝要求。(7)選擇吸聲處理方式，必須兼顧通風、采光、照明及裝修、施工、安裝的方便因素，還要考慮省工、省料等經(jīng)濟因素。5設(shè)計說明當房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時，采取吸聲處理才能到達預期效果。單獨的風機房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對天花板、墻面同時作吸聲處理；車間面積較大，宜采用空間吸聲體、平頂吸聲處理；聲源集中在局部區(qū)域時，宜采用局部吸聲處理，同時設(shè)置隔聲屏障；噪聲源較多且較分散的生產(chǎn)車間宜作吸聲處理[6]。所以次任務我們選擇吸聲降噪的方法解決。通過空壓機房內(nèi)距離噪聲源2m所測得的聲壓級可知中低頻噪聲所占比重較大，且空壓機臺數(shù)只有2臺，不宜建立隔聲間。因此，此次空壓機房降噪設(shè)計選用共振吸聲結(jié)構(gòu)，依據(jù)NR80評價曲線將噪聲降至90dB。6計算步驟6.1設(shè)計資料某工廠空壓機房〔房間尺寸10m(長)×7m〔寬〕×4m(高〕內(nèi)外表為混凝土)地面中央設(shè)有2臺空壓機，距噪聲源〔位置在地面中央，聲源指向性因數(shù)Q2〕2m，測得的各頻帶聲壓級如表1所示。現(xiàn)欲采用吸聲處理使機房噪聲降到90dB〔A〕，因此選用NR80評價曲線，選擇吸聲材料的品種和規(guī)格，以及材料的使用面積。表1各頻帶聲壓級信頻程(Hz)63125250500100020004000信頻帶聲壓級〔dB〕1029795908480796.2房間面積計算S天=S地=10m×7m=70m2S墻1=S墻3=10m×4m=40m2S墻2=S墻4=7m×4m=28m2V體=280m3S表=276m26.3計算臨界半徑rc查課本《環(huán)境物理性污染控制工程》[4]可得混凝土〔涂油漆〕各頻率下的吸聲系數(shù)如下表〔表2〕，即為處理前的吸聲系數(shù)：表2混凝土材料無規(guī)入射吸聲系數(shù)混凝土地面〔涂油漆〕125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000HzαT

0.010.010.010.020.020.03室內(nèi)平均吸聲系數(shù)為(1)房間常數(shù)(2)指向性因數(shù)Q=2臨界半徑(3)所以該房間聲場為混響聲，采用吸聲降噪效果較佳。6.4吸聲設(shè)計數(shù)據(jù)計算表3吸聲設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表序號工程各倍頻帶中心頻率下的參數(shù)說明125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz1距空壓機2m處噪聲聲壓級/dB979590848079實測值2噪聲容許標準/dB908582807876NR80噪聲評價曲線3所需降噪量/dB71084234處理前平均吸聲系數(shù)α10.010.010.010.020.020.035處理后應有的平均吸聲系數(shù)α20.0500.1000.0630.0500.0310.0606.5吸聲材料的選擇及計算由的表1可知該房間的中、低頻成分很強，所以可選用穿孔板加玻璃棉加空氣層作為吸聲材料。這種材料的到達防火、防潮、防腐蝕、防塵等工藝要求，而且兼顧通風、采光、照明及裝修、施工、安裝省工、省料等經(jīng)濟因素。選擇穿孔板加棉再加空氣玻璃層作為吸聲材料，查課本《環(huán)境物理性污染控制工程》[4]可得各頻率下的吸聲系數(shù)如下表〔表4〕種類吸聲結(jié)構(gòu)吸聲層厚/cm各頻率下的吸聲系數(shù)護面結(jié)構(gòu)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz穿孔板加玻璃棉加空氣層前置Ф6mm板厚t=7mm2.50.500.850.900.600.350.20穿孔率p=6%空氣層厚150mm表4組合共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)假設(shè)需要安裝的材料面積是S材，那么有：當f=125Hz時，[0.5S材＋(276-S材)×0.01]/2760.05(4)S材22.53m2當f=250Hz時，[0.85S材＋(276-S材)×0.01]/2760.1(5)S材29.57m2當f=500Hz時，[0.90S材＋(276-S材)×0.01]/2760.063(6)S材16.44m2當f=1000Hz時，[0.60S材＋(276-S材)×0.02]/2760.05(7)S材14.27m2當f=2000Hz時，[0.35S材＋(276-S材)×0.02]/2760.031(8)S材9.2m2當f=4000Hz時，[0.20S材＋(276-S材)×0.03]/2760.06(9)S材48.71m2綜上需要安裝的材料面積為S材48.71m2，取S材=49m2裝上材料后，假設(shè)墻面的平均吸聲系數(shù)為=1\*GB3①當f=125HZ時，=[0.5×49＋(276-49)×0.01]/276=0.097(10)驗算：=ΔLp=9.87dB>7dB=2\*GB3②當f=250HZ時，=[0.85×49＋(276-49)×0.01]/276=0.159(11)驗算：=ΔLp=12.01dB>10dB=3\*GB3③當f=500HZ時，=[0.90×49＋(276-49)×0.01]/276=0.168(12)驗算：=ΔLp=12.25dB>8dB=4\*GB3④當f=1000HZ時，=[0.50×49＋(276-49)×0.02]/276=0.105(13)驗算：=ΔLp=7.20dB>4dB=5\*GB3⑤當f=2000HZ時，=[0.35×49＋(276-49)×0.02]/276=0.079(14)驗算：=ΔLp=5.97dB>2dB=6\*GB3⑥當f=4000HZ時，=[0.2×49＋(276-49)×0.03]/276=0.060(15)驗算：=ΔLp=3.01dB>3dB表5吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計成果表工程各倍頻帶中心頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz穿孔板加玻璃棉加空氣層吸聲系數(shù)0.500.850.900.500.350.20穿孔板加玻璃棉加空氣層至少到達面積/m222.5329.5716.4414.279.248.71穿孔板加玻璃棉加空氣層實際所用面積/m249.00處理后平均吸聲系數(shù)0.0970.1590.1680.1050.0790.060減噪量/dB9．8712.0112.257.205.973.01因此，所選材料符合設(shè)計任務要求。6.6結(jié)論經(jīng)過設(shè)計計算可知，在給10m×7m的天花板上裝49m2加玻璃棉及空氣層的穿孔板作為吸聲材料。后能夠有效使該工廠機房噪聲降到90dB(A),從而符合課程設(shè)計的任務要求。加玻璃棉及空氣層的穿孔板的長為10m、寬為4.9m。為到達最好的吸聲效果，將加玻璃棉及空氣層的穿孔板安裝在天花板的正中央，正對噪聲源。參考文獻[1]林靜雯.環(huán)境保護概述[M].沈陽.東北大學出版社，2014.1