計河南城建學(xué)院《物理性污染控制工程》課程設(shè)計專業(yè)環(huán)境工程課程名稱物理性污染控制工程指導(dǎo)教師馮興華胡紅偉姜立民市政與環(huán)境工程學(xué)院《環(huán)境噪聲控制工程》是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，為促進(jìn)學(xué)生掌握噪聲治理工程的理論和技術(shù)，具備噪聲治理工程的設(shè)計能力和綜合利用相關(guān)知識的能力，本課程在完成課堂理論教學(xué)的同時開設(shè)課程設(shè)計一周。經(jīng)過課程設(shè)計使學(xué)生了解噪聲治理工程設(shè)計的知識和原則，是學(xué)生的基本技能得到訓(xùn)基礎(chǔ)理論研究中的許多創(chuàng)新課題是由應(yīng)用的需要提出來的，研究-----實際應(yīng)用這一過程中工程設(shè)計扮演著一個很重要的角色，也就是說在科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程中，一般是離不開工程設(shè)計的；一個工程類理論研究的試驗裝置的設(shè)計質(zhì)量直接影響理論研究工作的開展；而工程設(shè)計能力是工科大學(xué)畢業(yè)生綜合素質(zhì)能力的體現(xiàn)，在用人單位對應(yīng)聘者工程設(shè)計能力的要求是較本課程的目的經(jīng)過課程設(shè)計，是學(xué)生能過運用和深化所學(xué)專業(yè)理論知識，培養(yǎng)其獨立分析和解決一般工程實際問題的能力，使學(xué)生受到工程師的基本訓(xùn)練。因此本次設(shè)計具有十分重要的意第一章課程設(shè)計任務(wù)書 01.1設(shè)計題目 01.2設(shè)計目的 01.3設(shè)計資料 01.4完成成果 1.5設(shè)計要求 第二章課程設(shè)計計算書 12.1設(shè)計原則 12.2設(shè)計方案比較和確定 22.2.1消聲器的消聲 2文檔僅供參考2.2.2隔聲罩的隔聲 62.2.3吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲 82.3降噪的方案確定 2.4設(shè)計方案計算 2.4.1吸聲結(jié)構(gòu)降噪 2.5結(jié)論 第一章課程設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目某空壓機房降噪系統(tǒng)設(shè)計(1)鞏固所學(xué)專業(yè)理論知識，強化實踐技能訓(xùn)練；(2)熟悉基礎(chǔ)資料的收集方法及設(shè)計方案可行性論證；(3)初步掌握噪聲污染控制設(shè)計的內(nèi)容、程序和基本方法；(4)運用專業(yè)理論知識，解決噪聲污染控制工程實際問題。該空壓機房內(nèi)部尺寸為：長15m,寬6m,高4m,機房墻壁內(nèi)表面為混凝土面。車間內(nèi)有兩臺空壓機，位于地面中央。距噪聲源2m處測得的頻帶聲壓級如下表。試采取有效措施對車間噪聲進(jìn)行設(shè)計控制，達(dá)到國家《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ1-)的要倍頻帶中心頻率(Hz)聲壓級(dB)查《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定：工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間和作業(yè)場所的工作地點的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為85分貝，現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)經(jīng)過努力暫時達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時，可適當(dāng)放寬，但不得超過90分貝。結(jié)合以上標(biāo)準(zhǔn)確定：選用NR80評價曲線能夠達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的噪聲限值。第二章課程設(shè)計計算書(1)先對聲源進(jìn)行隔聲、消聲等處理，如改進(jìn)設(shè)備。加隔聲(2)當(dāng)房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時，采取吸聲處理才能達(dá)到預(yù)文檔僅供參考能達(dá)到理想的(4)一般吸聲處理只能取得4～12dB的降噪效果。(5)若噪聲高頻成分很強，可選用多孔吸聲材料；若中、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)；若噪聲中各個頻率成分都很強，可選用復(fù)合穿孔板或微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。一般要把幾種方法結(jié)合，才能達(dá)到最好的吸聲效果。(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(fēng)、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。2.2設(shè)計方案比較和確定消音器是阻止聲音傳播而允許氣流經(jīng)過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消音器是安裝在空氣動力設(shè)備(如鼓風(fēng)機、空壓機、鍋爐排氣口、發(fā)電機、水泵等排氣口噪音較大的設(shè)備)的氣流通道上或進(jìn)、排氣系統(tǒng)中的降低噪聲的裝置。消音器的種類很多，但究其消聲機理，又能夠把它們分為六種主要的類型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗復(fù)合式消音器、微穿孔板消音器、小孔消音器和有源消音器。(1)阻性消音器流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消音器。當(dāng)聲波進(jìn)入阻性消音器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使經(jīng)過消音器的聲波減弱。阻性消音器就好象電學(xué)上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。因此，人們就把這種消音器稱為阻性消音器。阻性消音器對中高頻消聲(2)抗性消音器波器相似，每一個帶管的小室是濾波器的一個網(wǎng)孔，管中的空氣質(zhì)量相當(dāng)于電學(xué)上的電感和電阻，稱為聲質(zhì)量和聲阻。小室中的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。與電學(xué)濾波器類似，每一個帶管的小室都有自己的固有頻率。當(dāng)包含有各種頻率成分的聲波進(jìn)入第一個短管時，只有在第一個網(wǎng)孔固有頻率附近的某些頻率的聲波才能經(jīng)過網(wǎng)孔到達(dá)第二個短管口，而另外一些頻率的聲波則不可能經(jīng)過網(wǎng)孔.只能在小室中來回反射，因此，我們稱這種對聲波有濾波功能的結(jié)構(gòu)為聲學(xué)濾波器。選取適當(dāng)?shù)墓芎褪疫M(jìn)行組合.就能夠濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達(dá)到消聲的(3)阻抗復(fù)合式消音器(4)微穿孔板消音器一般是用厚度小于1mm的純金屬薄板制作，在薄板上用孔徑小于1mm的鉆頭穿孔，穿孔率為1%一3%。選擇不同的穿孔率和板厚不同的腔深，就能夠控制消音器的頻譜性能，使其在需要的(5)小孔消音器結(jié)構(gòu)是一根末端封閉的直管，管壁上鉆有很多小孔。小孔消音器的原理是以噴氣噪聲的頻譜為依據(jù)的，如果保持噴口的總面積不變而用很多小噴口來代替，當(dāng)氣流經(jīng)過小孔時、噴氣噪聲的頻譜就會移向高頻或超高頻，使頻譜中的可聽聲成分明顯降低，從(6)有源消音器的聲壓大小相等、相位相反的聲波，使其在一定范圍內(nèi)與原來的聲場相抵消。這種消音器是一套儀器裝置，主要由傳聲器、放大消音器適用于以下區(qū)域：①.適用于各類蒸汽安全閥用的TA型蒸汽安全閥消音器；②.適用于鍋爐等蒸汽設(shè)備的TB型點火排氣消音器；③.適用于各類低溫低壓熱力裝置的TD型低壓蒸汽消音器；④.適用于鍋爐試車吹掃及工業(yè)管道安裝檢修后的TC型沖管專⑤.適用于管道排放氣體用的PB系列小孔噴注消音器；⑥.適用于通風(fēng)管道用的CF型風(fēng)機消音器；⑦.適用于柴油發(fā)電機排氣消音用的CP型柴油發(fā)電機排氣消音⑧.用于通風(fēng)管道用的XB型通風(fēng)管道消音吸音片；⑨.用于設(shè)備消隔聲用的工業(yè)吸音隔聲罩；(1)阻性消聲器具有吸收中高頻聲，加工制造簡單等特點，一般用于空調(diào)風(fēng)機、壓縮機、燃?xì)廨啓C、鼓風(fēng)機等風(fēng)機類消聲。(2)抗性消聲器具備針對性強，對中低頻吸聲效果顯著,且不用吸聲材料等特點。一般只能用于小管道排氣消聲，如汽車、輪船、柴油機等排氣消聲。(3)阻抗型消聲器具有消聲頻帶寬、使用于安全等特點。主要用于聲級高、但頻率為低中頻寬帶噪音的消聲。如汽輪機、除氧(4)小孔型消聲器具有低中頻寬帶消聲性能，小的孔徑能提高吸聲系數(shù)，低的孔隙率能增加吸聲頻帶的寬度，孔板深度能改變共振吸聲峰的位置。小孔型消聲器具備設(shè)計嚴(yán)密、吸收頻帶寬、阻損小、耐高溫、壽命長等優(yōu)點。一般用于鍋爐、壓縮機等高壓(5)抗噴阻復(fù)合型消聲器具有消聲頻帶寬、使用范圍廣、消聲量大、耐高溫高壓、不怕水汽及油霧等優(yōu)點。是建立在中國著名理論的基礎(chǔ)上研制成功，也是中國最新型結(jié)構(gòu)排氣消聲器，各電(6)通孔阻散型消聲器具有排氣暢、耐高溫、抗干擾強等優(yōu)隔聲罩是一種可取的有效降噪措施，它把噪聲起來，能夠有效地阻隔噪聲的外傳和擴散，以減少噪聲對環(huán)境的隔聲罩外殼由一層不透氣的具有一定重量和剛尼膠浸透的纖維織物或纖維材料(用瀝青浸麻袋布、玻璃布、氈類或石棉絨等),有的用特制的阻尼漿。外殼附加阻尼層是為了避免發(fā)生板的吻合效應(yīng)和板的低頻共振。外殼也能夠用木板或塑料板制作，輕型隔聲結(jié)構(gòu)可用鋁板制作。要求高的隔聲罩可做成雙層殼，內(nèi)層較外層薄一些；兩層的間距一般是6～10厘米，填以多孔吸聲材料。罩的內(nèi)側(cè)附加吸聲材料，以吸收聲音并減弱空腔內(nèi)的噪聲。在這層吸聲材料上覆一層穿孔護(hù)面板，其穿孔的面積約占護(hù)面面積的20～30%。在罩和機器、罩和基礎(chǔ)之間，一般填以橡皮墊，以防止振動的傳輸。能夠開啟的活門和觀察孔，要密封好。對于需要散熱的設(shè)備，應(yīng)在隔聲罩上留有必要的通風(fēng)管道。這種管道要有消聲結(jié)構(gòu)，或者裝消聲器。在設(shè)計隔聲罩時，要注意滿足工藝和維修的要求，有時要采取防止油污、粉塵和腐蝕等措施。注意事項：(1)隔音罩的罩壁應(yīng)具有足夠的隔聲量，以隔斷空氣聲的傳播，同時又要減少罩內(nèi)混響聲和防止固體聲的傳遞。(2)盡可能減少在罩壁上開孔；對于必須的開孔的，開口面積應(yīng)盡量小；在罩壁的構(gòu)件相接處的縫隙，要采取密封措施，以減少漏聲。隔聲罩的孔洞和縫隙對其降噪效果特別是高頻噪聲有明顯影響，泄漏面積占10%、1%、0.1%的隔聲罩的最大降噪量分別為10、20、30dB。(3)由于罩內(nèi)聲源機器設(shè)備的散熱，可能導(dǎo)致罩內(nèi)溫度升高，對此應(yīng)采取適當(dāng)?shù)耐L(fēng)散熱措施。(4)要考慮聲源機器設(shè)備操作、維修方便的要求。例如，設(shè)置進(jìn)出門、觀察窗、手孔、活動蓋板或可移動、可組裝式的罩殼，以便接近機器，觀察機器運行情況并進(jìn)行操作與維修。只有設(shè)計很好的全封閉隔音罩，并采用隔振支撐安裝，沒有孔洞或有孔洞安裝消聲器，采用適當(dāng)密封的隔聲門，才能獲得理想的降噪值。雖然隔聲罩的隔聲量主要是由罩壁的面密度與吸聲材料的吸聲系數(shù)、吸聲量、噪聲頻率所確定，但上述設(shè)計要點如不注意，也會影響隔聲效果。隔聲罩能夠有效地阻隔噪聲的外傳，減少噪聲對環(huán)境的影響，但會給維修、監(jiān)視、管路布置等帶來不便，而且不利于所罩裝置的散熱，有時需要通風(fēng)以冷卻罩內(nèi)的空氣。吸聲結(jié)構(gòu)的種類很多，但究其吸聲機理，又能夠把它們分為三種主要的類型，即薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、微孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。(1)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)把不穿孔的薄板(如金屬板、膠合板、塑料板等)周邊固定在框架上，背后留有一定厚度的空氣層，這就構(gòu)成了薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。它對低頻的聲音有良好的吸收性能。薄板相當(dāng)于質(zhì)量塊，板后的空氣層相當(dāng)于彈簧。當(dāng)聲波作用于薄板表面時，在聲壓的交變作用下引起薄板的彎曲振動。由于薄板和固定支點之間的摩擦和薄板內(nèi)部引起的內(nèi)摩擦損耗，使振動的動能轉(zhuǎn)化為熱能而使聲能得到衰減。當(dāng)入射聲波的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率一致時，振動系統(tǒng)就會發(fā)生共振現(xiàn)象，聲能將獲得最大的吸收。薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率一般在80-300Hz之間。(2)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在薄板上穿以小孔，在板后與剛性壁面之間留一定深度的空腔所組成的吸聲結(jié)構(gòu)稱為穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。按照薄板上穿孔的多少，將創(chuàng)孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)分為單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)與多腔共振吸聲結(jié)構(gòu)。單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)使用較少，它是其它穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的原理。在薄板上按一定排列鉆很多小孔或開狹縫，將穿孔板固定到框架上，框架安裝在剛性的壁面上，板后留有一定厚度的空氣層，這種結(jié)構(gòu)叫做多腔共振吸聲結(jié)構(gòu)。(3)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)普通穿孔孔板的孔徑一般在3—10左右。對于穿孔率較高的穿孔板主要作為纖維吸聲材料的護(hù)面板，主要作為共振吸聲結(jié)構(gòu)，其吸聲特性與孔徑的大小、穿孔率的高低、以及后背所加的多孔吸聲材料等有關(guān)。如果不加多孔吸聲材料，由于普通穿孔板的孔徑較大，它本身具有的聲阻太小，使有效的吸聲頻率范圍太窄，僅作為一種特點的低頻吸聲結(jié)構(gòu)使用。由于穿孔板孔徑的大小對聲阻的影響很大，聲阻于孔徑吸聲結(jié)構(gòu)，就薄板上，穿上數(shù)以萬計孔徑大小1MM的微孔，穿孔率為1%—3%的微孔板，經(jīng)過龍骨安裝在墻上，就形成了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。為了擴展吸聲頻率范圍，可做成雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)?？墒撬偟恼f來，上述方案都能夠在一定程度上降低噪聲，而且工藝簡單，在技術(shù)上都是可行的。但結(jié)合實際的工程要求來看，該設(shè)計是空壓機房的降噪系統(tǒng)設(shè)計，經(jīng)重復(fù)比較以及標(biāo)準(zhǔn)的要求，宜采用消聲器、隔聲門(窗)和穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)相結(jié)合的綜合降噪方案，即在風(fēng)機的進(jìn)、出口處安裝阻性消聲器，并設(shè)隔聲門隔聲因為該消聲頻率范圍在63Hz-8000Hz之間，降噪重點在125Hz-4000Hz之間，屬于中頻聲，故宜采用穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。由已知的房間尺寸(設(shè)車間門窗布局為四窗一門，窗戶尺寸為：高×寬=1.5m×1.2m,門尺寸為：高×寬=2.5m×2m),可計S墻=S墻3=6×4-1.5×1.2=22.2m2S墻2=15×4-1.5×1.2×2-2.5×2=51.4m2S墻4=15×4=60m2S總=335.8m2選擇穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)(1)將室內(nèi)聲壓的倍頻程的測量值計入表2①;(2)NR曲線的確定式中：Lp—各中心頻率下NR數(shù)對應(yīng)的聲壓級，dB;a,b—各中心頻率對應(yīng)的系數(shù)，其值見表2-1倍頻帶中心頻率(H?)ab0各個頻帶相應(yīng)的NR是：②.經(jīng)過查標(biāo)準(zhǔn)可得噪聲聲級衛(wèi)生限值為85dB(A)。根據(jù)公式LA=NR+5及降噪范圍，綜合考慮選取NR-80這條曲線。(3)根據(jù)NR80評價曲線，得出各倍頻程所允許的最大值計入表(4)根據(jù)測量值與允許值之差確定減噪量△Lp,計入表2③;(5)將處理前混凝土面吸聲系數(shù)a?計入表2④;(6)根據(jù)減噪量與處理前平均吸聲系數(shù)a?計算出所需的平均吸聲室內(nèi)平均吸聲系數(shù)a?=0.015房間常數(shù),故該聲場為混響聲。序號說明①②允許值設(shè)計目標(biāo)③75785665④處理前公式⑤所需平均吸聲系數(shù)表2-2吸聲結(jié)構(gòu)降噪設(shè)計計算步驟注：公式(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，若采用孔徑為5mm,孔距為25mm,板后空腔距離10mm(填礦棉)的穿孔板表2-3穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)α?穿孔板五合板(填礦棉)空氣層厚設(shè)需要安裝面積S,推出由公式推出表2-3中的數(shù)據(jù)可得：,根據(jù)表2-2,①當(dāng)頻率為125Hz時②當(dāng)頻率為250Hz時③當(dāng)頻率為500Hz時④當(dāng)頻率為1000Hz時⑤當(dāng)頻率為Hz時⑥當(dāng)頻率為4000時綜上所述，吸聲材料面積應(yīng)大于或等于83.95m2,因此為取最大面積為160m2,檢驗當(dāng)吸聲材料面積為160m2時，是否滿足設(shè)當(dāng)S材=160m2時，反算此時各頻率下的平均吸聲系數(shù)驗算：a4=a1×100.1ALp→△Lp=11.90dB>5dB(滿足)驗算：a?=a?×100.1ALP→△Lp=16.55dB>7dB(滿足)驗算：a?=a?×100.1ALP→△Lp=17.50dB>8dB(滿足)4)當(dāng)f=1000Hz時，a?=〔0.47×160+(335.8-160)×0.02〕驗算：a?=a?×100.1ALP→△Lp=15.01dB>5dB(滿足)驗算：a4=a1×100.1ALP→△Lp=12.60dB>6dB(滿足)驗算：a4=a1×100.1ALp→△Lp=11.76dB>6dB(滿足)因此檢驗結(jié)果是設(shè)計基本符合條件。至此總消聲量如下表編號①②最終允許值③吸聲降噪⑥最終聲級表2-4消聲量表經(jīng)過設(shè)計計算可知，在給機房內(nèi)部的墻壁上裝龍骨間距45×55cm,板后空腔距離格式10mm(填礦棉)的穿孔板五合板作為吸聲材料，在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置直通道阻性消聲器，并設(shè)置隔聲門(窗