1、 物理性污染控制課程設計專業(yè)名稱： 環(huán)境工程 指導老師：馮興華 楊治廣 姜立民班 級： 0214101 姓 名： 前 言環(huán)境噪聲控制工程是高等學校環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，為促進學生掌握噪聲治理工程的理論和技術，具備噪聲治理工程的設計能力和綜合利用相關知識的能力，本課程在完成課堂理論教學的同時開設課程設計一周。通過課程設計使學生了解噪聲治理工程設計的知識和原則，是學生的基本技能得到訓練。基礎理論研究中的許多創(chuàng)新課題是由應用的需要提出來的，而創(chuàng)新的價值也往往在應用中才能體現(xiàn)出來，在理論研究-應用研究-實際應用這一過程中工程設計扮演著一個很重要的角色，也就是說在科研成果轉化為生產(chǎn)力的過程中，

2、一般是離不開工程設計的；一個工程類理論研究的試驗裝置的設計質量直接影響理論研究工作的開展；而工程設計能力是工科大學畢業(yè)生綜合素質能力的體現(xiàn)，在用人單位對應聘者工程設計能力的要求是較高的。本課程的目的通過課程設計，是學生能過運用和深化所學專業(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，使學生受到工程師的基本訓練。因此本次設計具有十分重要的意義。目 錄前言一、設計任務書.3二、設計內容及原則.4 2.1設計目的.4 2.2設計參數(shù)及要求.4 2.3設計原則.5 2.4設計方案比較和確定.6三、設計方案計算.12 3.1吸聲結構降噪.12 3.2阻性消聲器降噪.16 3.3隔聲門（窗）的處

3、理.17四、設計圖紙.21五、結語.22參考文獻 一、設計任務書1.1設計題目： 某空壓機房降噪系統(tǒng)設計1.2設計目的：（1）鞏固所學專業(yè)理論知識，強化實踐技能訓練；（2）熟悉基礎資料的收集方法及設計方案可行性論證；（3）初步掌握噪聲污染控制設計的內容、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。1.3設計資料下面是某空壓機廠房內工人實際操作點的實測頻譜圖。 該空壓機房內部尺寸為：長11.4m，寬6.8m，高4.2m。四窗一門，窗戶尺寸為：高寬=1.6m1.6m，門尺寸為：高寬=2.8m1.6m，室內沒有通風孔。車間內有兩臺型號為4L-20/8空壓機。經(jīng)現(xiàn)場測量，機房

4、外最高聲級為80分貝。房間壁面的平均吸聲系數(shù)為0.025。試采取有效措施對車間噪聲進行設計控制，達到國家工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準和工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準（GB12348-2008）的要求。1.4完成成果（1）設計說明書、計算書一份。（2）噪聲控制設備和材料或結構圖二、設計內容及原則2.1設計目的（1）鞏固所學專業(yè)理論知識，強化實踐技能訓練；（2）熟悉基礎資料的收集方法及設計方案可行性論證；（3）初步掌握噪聲污染控制設計的內容、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。2.2設計參數(shù)和要求 （1）房間尺寸11.4m（長）6.8m（寬）4.2m（高），房間容積V=32

5、5.6，四窗一門，窗戶尺寸為：高寬=1.6m1.6m，門尺寸為：高寬=2.8m1.6m，內表面積S=293.2，內表面積為混凝土面。（2）噪聲源位置及數(shù)量噪聲源為型號為4L-20/8空壓機，位于地面中央，臺數(shù)為2，指向性系數(shù)Q=2（3）房間聲學特征可近似視作完全的擴散聲場，降噪點上混響聲占主要地位。（4） 各頻帶聲壓級倍頻帶中心頻率HZ6312525040008000聲壓級dB8991949695929489（5）設計要求查工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準相關規(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準為85分貝，現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)經(jīng)過努力暫時達不到標準時，可適當放寬，但不得超過90分貝。并查工業(yè)企業(yè)

6、廠界環(huán)境噪聲排放標準（GB12348-2008）的相關規(guī)定：工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放限值如下表： 單位：dB（A）邊界處聲環(huán)境功能區(qū)類型時 段晝間夜間0504015545260503655547055注：1. 夜間頻發(fā)噪聲的最大聲級超過限值的幅度不得高于10 dB（A）。2. 夜間偶發(fā)噪聲的最大聲級超過限值的幅度不得高于15 dB（A）。結合以上標準確定：選用NR85評價曲線可以達到控制標準的噪聲限值。2.3設計原則 （1）先對聲源進行隔聲、消聲等處理，如改進設備。加隔聲罩。消聲器或建隔聲墻、隔聲間等。 （2）當房間內平均吸聲系數(shù)很小時，采取吸聲處理才能達到預期效果。單獨的風機房、泵房控制室等

7、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。(3)在靠近聲源直達聲占支配地位的場所，采取吸聲處理，不能達到理想的降噪效果。 (4)通常吸聲處理只能取得412dB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構或穿孔板吸聲結構；若噪聲中各個頻率成分都很強，可選用復合穿孔板或微穿孔板吸聲結構。通常要把幾種方法結合，才能達到最好的吸聲效果。 (6)選擇吸聲材料或結構，必須考慮防火、防

8、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。2.4設計方案比較和確定（1） 消聲器的消聲消音器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件，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備（如鼓風機、空壓機、鍋爐排氣口、發(fā)電機、水泵等排氣口噪音較大的設備）的氣流通道上或進、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，又可以把它們分為六種主要的類型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗復合式消音器、微穿孔板消音器、小孔消音器和有源消音器。阻性消音器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸

9、聲材料固定在氣流通道的內壁上或按照一定方式在管道中排列，就構成了阻性消音器。當聲波進入阻性消音器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉化成熱能耗散掉，使通過消音器的聲波減弱。阻性消音器就好象電學上的純電阻電路，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效果好、對低頻消聲效果較差。(主要應用于發(fā)電機機組消音)抗性消音器是由突變界面的管和室組合而成的，好象是一個聲學濾波器，與電學濾波器相似，每一個帶管的小室是濾波器的一個網(wǎng)孔，管中的空氣質量相當于電學上的電感和電阻，稱為聲質量和聲阻。小室中的空氣體積相當于電學上的電容，稱為聲順。與電學濾波器類似，每一個帶管

10、的小室都有自己的固有頻率。當包含有各種頻率成分的聲波進入第一個短管時，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通過網(wǎng)孔到達第二個短管口，而另外一些頻率的聲波則不可能通過網(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構為聲學濾波器。選取適當?shù)墓芎褪疫M行組合就可以濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達到消聲的目的?？剐韵羝鬟m用于消除中、低頻噪聲。阻抗復合式消音器由阻性結構和抗性結構按照一定的方式組合構成。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，就可以控制消音器的頻譜性能，使其在

11、需要的頻率范圍內獲得良好的消音效果。小孔消音器結構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，從而減少對人的干擾和傷害。有源消音器基本原理是在原來的聲場中，利用電子設備再產(chǎn)生一個與原來的聲壓大小相等、相位相反的聲波，使其在一定范圍內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、放大器、相移裝置、功率放大器和揚聲器等組成。消音器適用區(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備的

12、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型沖管專用消音器5、適用于管道排放氣體用的PB系列小孔噴注消音器6、適用于通風管道用的CF型風機消音器7、適用于柴油發(fā)電機排氣消音用的CP型柴油發(fā)電機排氣消音器8、用于通風管道用的XB型通風管道消音吸音片9、用于設備消隔聲用的工業(yè)吸音隔聲罩消聲器的選用1、阻性消聲器具有吸收中高頻聲，加工制造簡單等特點，一般用于空調風機、壓縮機、燃氣輪機、鼓風機等風機類消聲。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

13、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、除氧器、擴容器、小排量的安全閥排汽等。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計嚴密、吸收頻帶寬、阻損小、耐高溫、壽命長等優(yōu)點。一般用于鍋爐、壓縮機等高壓設備的排氣放空。5、抗噴阻復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。是建立在中國著名聲學家馬大猷的小孔噴注消聲理論的基礎上研制成功，也是中國最新型結構排氣消聲器，各電廠一般都選擇使

14、用。6、通孔阻散型消聲器具有排氣暢、耐高溫、抗干擾強等優(yōu)點。一般用于安全閥、排氣閥、汽輪機及吹管等排氣消聲。（2） 隔聲罩的隔聲隔聲罩（sound insulation encasing）是一種可取的有效降噪措施，它把噪聲較大的裝置封閉起來，可以有效地阻隔噪聲的外傳和擴散，以減少噪聲對環(huán)境的影響隔聲罩外殼由一層不透氣的具有一定重量和剛性的金屬材料制成,一般用23毫米厚的鋼板,鋪上一層阻尼層。阻尼層常用瀝青阻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)生板的吻合效應和板的低頻共振。外殼也可以用木板或塑料板制作,輕型隔聲結構

15、可用鋁板制作。要求高的隔聲罩可做成雙層殼, 內層較外層薄一些;兩層的間距一般是610厘米,填以多孔吸聲材料。罩的內側附加吸聲材料,以吸收聲音并減弱空腔內的噪聲。在這層吸聲材料上覆一層穿孔護面板，其穿孔的面積約占護面面積的2030%。在罩和機器、罩和基礎之間，通常填以橡皮墊，以防止振動的傳輸?？梢蚤_啟的活門和觀察孔，要密封好。對于需要散熱的設備，應在隔聲罩上留有必要的通風管道。這種管道要有消聲結構，或者裝消聲器。在設計隔聲罩時，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，同時又要減少罩內混響聲和防止固體聲的傳

16、遞。（2）盡可能減少在罩壁上開孔；對于必需的開孔的，開口面積應盡量?。辉谡直诘臉嫾嘟犹幍目p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）由于罩內聲源機器設備的散熱，可能導致罩內溫度升高，對此應采取適當?shù)耐L散熱措施。（4）要考慮聲源機器設備操作、維修方便的要求。例如，設置進出門、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行操作與維修。只有設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，采用適當密封的隔聲門

17、，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，但上述設計要點如不注意，也會影響隔聲效果。隔聲罩可以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，并且不利于所罩裝置的散熱，有時需要通風以冷卻罩內的空氣。（3） 吸聲結構的吸聲吸聲結構的種類很多，但究其吸聲機理，又可以把它們分為三種主要的類型，即薄板共振吸聲結構、穿孔板共振吸聲結構、微孔板共振吸聲結構。薄板共振吸聲結構把不穿孔的薄板（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，這就構成了薄板共振吸聲結構。它對低頻的聲音有良好

18、的吸收性能。薄板相當于質量塊，板后的空氣層相當于彈簧。當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部引起的內摩擦損耗，使振動的動能轉化為熱能而使聲能得到衰減。當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。薄板共振吸聲結構的共振頻率一般在80-300Hz之間。穿孔板共振吸聲結構在薄板上穿以小孔，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構稱為穿孔板共振吸聲結構。按照薄板上穿孔的多少，將創(chuàng)孔板共振吸聲結構分為單腔共振吸聲結構與多腔共振吸聲結構。單腔共振吸聲結構使用較少，它是其他穿孔板共振吸聲

19、結構的原理。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，這種結構叫做多腔共振吸聲結構。微穿孔板吸聲結構普通穿孔孔板的孔徑一般在310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面板，主要作為共振吸聲結構，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。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構使用。由于穿孔板孔徑的大小對聲阻的影響很大，聲阻于孔徑吸聲結構，就是把厚度小于1MM的薄板上，穿上數(shù)以萬計孔徑大小1MM的微孔

20、，穿孔率為1%3%的微孔板，通過龍骨安裝在墻上，就形成了微穿孔板吸聲結構。為了擴展吸聲頻率范圍，可做成雙層微穿孔板吸聲結構。但是它的缺點是孔小，易堵塞，只宜用于清潔的場所。（4） 降噪的方案確定 總的說來，上述方案都可以在一定程度上降低噪聲，而且工藝簡單，在技術上都是可行的。但結合實際的工程要求來看，該設計是空壓機房的降噪系統(tǒng)設計，經(jīng)反復比較以及標準的要求，宜采用消聲器、隔聲門（窗）和穿孔板吸聲結構相結合的綜合降噪方案，即在風機的進、出口處安裝阻性消聲器，并設隔聲門隔聲窗，房間的壁面采用穿孔板共振吸聲結構。設計大樣圖如下：3、 設計方案計算3.1吸聲結構降噪因為該消聲頻率范圍在63Hz-800

21、0Hz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構。選擇穿孔板吸聲結構 (1)將室內聲壓的倍頻程的測量值計入表3；(2)根據(jù)NR80評價曲線，得出各倍頻程所允許的最大值計入表3；(3)根據(jù)測量值與允許值之差確定減噪量Lp,計入表3；(4)將處理前混凝土面吸聲系數(shù) 計入表3；(5) 根據(jù)減噪量與處理前平均吸聲系數(shù) 計算出處理后的平均吸聲系數(shù) ，計入表3； 計算公式： (6)計算出臨界半徑： =0.025 已知聲源在房間中心,則取Q=2 c=0.171m表： 序號項目f /Hz 說明6312525040008000測量值8991949695929489現(xiàn)場測量允

22、許值1029590.587.5858382 80設計目標減量值-3.5 8.5109129-處理前0.0250.0250.0250.0250.0250.0250.0250.025處理后0.0250.0250.0560.1770.2500.1990.3960.199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50mm的穿孔板五合板，那么所需吸聲材料的安裝面積S計算如下： 表4 穿孔板共振吸聲結構的吸聲系數(shù) 穿孔板五合板空氣層厚 f/Hz1252504000d=5mmD=25mm50mm0.230.600.860.470.260.27設需要安裝面積S ， 由公式 推出 ,根據(jù)

23、表3，表4中的數(shù)據(jù)可得: 當頻率為125Hz時 0.025 S0m2 當頻率為250Hz時 0.056 S 0m2 當頻率為500Hz時 0.177 S 53.4m2 當頻率為1000Hz時 0.250 S148.3m2 當頻率為2000Hz時 0.199 S208.3m2 當頻率為4000Hz時 0.396 S444m2 綜上所述，吸聲材料面積應大于或等于 444m2 ，所以為取最大面積為293.2m2，檢驗當吸聲材料面積為293.2m2時，各倍頻程下的處理后的減燥量Lp。 當頻率為125Hz時, =0.23 當頻率為250Hz時, =0.60 當頻率為500Hz時, =0.86 當頻率為1

24、000Hz時, =0.47 當頻率為2000Hz時, =0.26 當頻率為4000Hz時, =0.27 根據(jù)=，算出安裝材料后墻體對各個頻段噪聲的吸聲量，即減噪量，=10。當125Hz頻率的噪聲， Lp1=10=10=9.60當250Hz頻率的噪聲， Lp2=10=10= 13.83.5當500Hz頻率的噪聲， Lp3=10=10=15.48.5當1000Hz頻率的噪聲，Lp4=10=10=12.710當2000Hz頻率的噪聲，Lp5=10=10= 10.29當4000Hz頻率的噪聲，Lp6=10=10=12.312所以檢驗結果是設計基本符合條件。 而工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準（GB1234

25、8-2008）中要求的70dB噪聲要求需進一步采用隔聲門（窗）、設置消聲器等處理。3.2阻性消聲器降噪 阻性消聲器是利用聲波在多孔性吸聲材料或吸聲結構中傳播，因摩擦將聲能轉化為熱能而散發(fā)掉，使沿管道傳播的噪聲隨距離而衰減，從而達到消聲目的的消聲器。常用吸聲材料有玻璃纖維絲、低碳鋼絲網(wǎng)、毛氈等。這類消聲器對中高頻噪聲具有良好的消聲效果。本設計采用在進風口設置直通道阻性消聲器的措施降噪，因主要針對高頻消聲，所以采用H.J.賽賓計算式計算。 式中P-消聲器通道斷面有效周長，m； S-消聲器通道有效截面積，； l-消聲器有效長度，m； -吸聲材料無規(guī)則入射平均吸聲系數(shù)。（1）本設計房間進風消聲器的各項

26、參數(shù)如下： 消聲器有效長度l=4.6m 聲器通道有效截面積S=3.43.4=11.56 消聲器通道斷面有效周長 P=3.4+3.4+3.4+3.4=13.6m 并查得=0.329，由此可得降噪量 （2）空壓機進風消聲器的各項參數(shù)如下： 消聲器有效長度l=4m 聲器通道有效截面積S=1.51.5=2.25 消聲器通道斷面有效周長 P=1.54=6.0m 可得降噪量 則進風消聲器總消聲量 L=1.8+3.6=5.4dB至此總消聲量如下表編號項目63hz125hz250hz500hz1000hz2000hz4000hz測量值89919496959294最終允許值1029590.587.5858382

27、吸聲降噪109.613.815.412.710.210.3消聲器降噪5.45.45.45.45.45.45.4總降噪15.41519.220.818.115.615.7最終聲級73.67674.875.276.976.478.33.3隔聲門（窗）的處理 為保證最終聲級符合工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準（GB12348-2008）的相關規(guī)定，對該機房的四窗一門做隔聲處理 （1） 隔聲門 由門扇和門框組成，是一種采用優(yōu)質冷軋鋼板，冷加工處理成型，門體內按隔聲等級填充吸聲棉、PU、蜂巢結構、隔聲材料（隔聲材料主要有阻尼橡膠板、礦棉隔音板）。隔聲門分為木制和鋼制兩種，敞開空間滿足用戶使用要求。隔聲門大小和隔聲性能可按隔聲等級選定。平均隔聲量為39dB（A），最高隔聲量達55dB（A）以上。 底部密閉壓縮設計：在隔聲門的底部密閉壓縮設計，此密閉式壓縮設計利用頂端