某空壓機(jī)房降噪設(shè)計(jì)

1、2012 級(jí)課程設(shè)計(jì)說明書 某空壓機(jī)房降噪設(shè)計(jì)摘 要 本次設(shè)計(jì)為空壓機(jī)房降噪設(shè)計(jì)。某工廠空壓機(jī)房（房間尺寸10m(長(zhǎng)) 、7m（寬)、4m(高）內(nèi)表面為混凝土)地面中央設(shè)有2臺(tái)空壓機(jī)，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(jìn)行吸聲處理使機(jī)房噪聲得到一定的控制，使其降到90dB（A），因此選用NR80評(píng)價(jià)曲線，經(jīng)計(jì)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1 前言 12 噪聲的危害23 設(shè)計(jì)依據(jù)34 設(shè)計(jì)原則45 設(shè)計(jì)說明56 計(jì)算步驟66.1 設(shè)計(jì)資料66.2 房間面積計(jì)算66.3 計(jì)算臨界半徑rc66.4 吸聲設(shè)計(jì)

2、數(shù)據(jù)計(jì)算66.5 吸聲材料的選擇及計(jì)算76.6 結(jié)論9參考文獻(xiàn)10致 謝111 前言 聲音是物體的振動(dòng)以波的形式在彈性介質(zhì)中進(jìn)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?yàn)橛辛寺曇簦藗儾拍苡谜Z(yǔ)言交流思想，進(jìn)行工作，展開一切社會(huì)活動(dòng)。但是另一方面，有些聲音卻影響人們的學(xué)習(xí)，工作休息，甚至危機(jī)人們的健康。比如震耳欲聾的大型鼓風(fēng)機(jī)噪聲，尖叫刺耳的電鋸聲，以及高壓排氣放空噪聲等，則使人心煩意亂，損害聽力，并能誘發(fā)出多種疾病。又比如，盡管是悅耳動(dòng)聽的樂聲，但對(duì)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(gè)

3、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(gè)人對(duì)同一種聲音，在不同的時(shí)間，地點(diǎn)和條件下，往往會(huì)產(chǎn)生不同,比如，在心情舒暢或休息時(shí)，人們喜歡收聽音樂；而當(dāng)心緒煩躁或集中精力思考問題時(shí)，往往會(huì)主動(dòng)去關(guān)閉各種音響設(shè)備。因此，從生理學(xué)家認(rèn)為，凡是對(duì)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(xué)家認(rèn)為，噪聲是雜亂無(wú)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(yùn)輸噪聲和社會(huì)生活噪聲。空氣動(dòng)力性噪聲是工業(yè)噪聲中的一種，當(dāng)空壓機(jī)排氣放空時(shí)氣體會(huì)受到擾動(dòng)，氣體與物體之間有相互作用就產(chǎn)生了噪聲1。而這個(gè)課程設(shè)計(jì)就是在聲的傳播途徑當(dāng)中吸聲降噪達(dá)

4、到對(duì)空氣動(dòng)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(duì)人們正常生活的影響主要表現(xiàn)在：人們?cè)诠ぷ骱蛯W(xué)習(xí)時(shí)，精力難以集中；使人的情緒難以不安，禪師問你個(gè)不愉快感；影響睡眠質(zhì)量；妨礙正常語(yǔ)言交流。研究表明，在A聲級(jí)4050dB的噪聲刺激下，失眠人的腦電波會(huì)出現(xiàn)覺醒反應(yīng)，即A聲級(jí)40dB的噪聲就可以對(duì)正常人的睡眠產(chǎn)生影響，而且強(qiáng)度相同的噪聲，性質(zhì)不同，噪聲影響的程度也不同。（2）噪聲可誘發(fā)疾病噪聲可導(dǎo)致聽力損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(gè)破壞。噪聲性耳聾與噪聲的強(qiáng)度、噪聲的頻率和接觸時(shí)間有關(guān)，噪聲強(qiáng)度越大，接觸

5、時(shí)間越長(zhǎng)，耳聾的發(fā)病率越高。在等效A聲級(jí)為80dB以下是，一般不會(huì)引起噪聲性耳聾；85dB時(shí)，對(duì)于具有10年工齡的工人，危險(xiǎn)率為3%，聽力損失者為6%；而具有15年工齡的人危險(xiǎn)率為5%，聽力損失者為10%。噪聲引起人體生理變化噪聲長(zhǎng)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)各種癥狀，嚴(yán)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(huì)使人唾液、胃液分泌減少，胃酸降低，胃蠕動(dòng)減弱，食欲不振，引起胃潰瘍。噪聲對(duì)人的內(nèi)分泌機(jī)能產(chǎn)生影響，噪聲對(duì)兒童發(fā)育力也有不利影響。噪聲損害設(shè)備和建筑物高強(qiáng)度和特高強(qiáng)度噪聲能損害建筑物和發(fā)聲體本身。在特高強(qiáng)度的噪聲影響下，不僅建

6、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(dòng)控制和遙控儀表設(shè)備失效。此外，由于噪聲的掩蔽效應(yīng)，往往使人不易察覺一些危險(xiǎn)信號(hào)，從而容易造成工傷事故2。 3 設(shè)計(jì)依據(jù)一般來講，吸聲只能降低室內(nèi)反射聲，而對(duì)于從聲源出發(fā)的直達(dá)聲則沒有任何作用。所以，在降噪過程中應(yīng)先考慮對(duì)聲源進(jìn)行隔離、對(duì)空氣洞里性噪聲進(jìn)行消聲處理，再輔助以吸聲處理。只有當(dāng)噪聲源不宜采用隔聲、消聲措施，而房間內(nèi)混響嚴(yán)重時(shí)，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(fēng)機(jī)放、泵房、控制室內(nèi)，可以對(duì)天花板、墻面進(jìn)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

7、區(qū)域時(shí)，可采用局部吸聲處理，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)置隔聲屏障。對(duì)于噪聲源 多而分散的大房間，由于室內(nèi)各處直達(dá)聲的影響都很大，即使進(jìn)行吸聲處理，降噪效果也不會(huì)明顯，這種情況下不宜單獨(dú)進(jìn)行吸聲處理。吸聲降噪的效果一般為36dB（A）,較好的為710dB（A），一般不會(huì)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(duì) 混響聲起到顯著效果，室內(nèi)的聲源情況對(duì)吸聲降噪效果影響較大，故應(yīng)了解房間的幾何特性及吸聲處理前的聲學(xué)特性。吸聲技術(shù)包括:利用多孔吸聲材料進(jìn)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(zhǎng)相近，所以多孔吸聲材料一般對(duì)高頻聲吸聲效果好，對(duì)低頻聲吸聲效果差。

8、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(jī)房?jī)?nèi)距離噪聲源2m所測(cè)得的聲壓級(jí)可知中低頻噪聲所占比重較大。4 設(shè)計(jì)原則(1)先對(duì)聲源進(jìn)行隔聲、消聲等處理，如改進(jìn)設(shè)備、加隔聲罩、消聲器或建隔聲墻、隔聲間等。(2)當(dāng)房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時(shí)，采取吸聲處理才能達(dá)到預(yù)期效果。單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對(duì)天花板、墻面同時(shí)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(shí)，宜采用局部吸聲處理，同時(shí)設(shè)置隔聲屏障

9、；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(dá)聲占支配地位的產(chǎn)所，采取吸聲處理，不能達(dá)到理想的降噪效果。(4)通常吸聲處理只能取得310dB的降噪效果。(5)若噪聲高頻成分很強(qiáng)，可選用多孔吸聲材料；若中、低頻成分很強(qiáng)，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(gè)頻率成分都很強(qiáng)，可選用復(fù)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(jì)因素。5 設(shè)計(jì)說明當(dāng)房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小

10、時(shí)，采取吸聲處理才能達(dá)到預(yù)期效果。單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對(duì)天花板、墻面同時(shí)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(shí)，宜采用局部吸聲處理，同時(shí)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(wù)我們選擇吸聲降噪的方法解決。通過空壓機(jī)房?jī)?nèi)距離噪聲源2m所測(cè)得的聲壓級(jí)可知中低頻噪聲所占比重較大，且空壓機(jī)臺(tái)數(shù)只有2臺(tái)，不宜建立隔聲間。因此，此次空壓機(jī)房降噪設(shè)計(jì)選用共振吸聲結(jié)構(gòu)，依據(jù)NR80評(píng)價(jià)曲線將噪聲降至90dB。6 計(jì)算步驟6.1 設(shè)計(jì)資料某工廠空壓機(jī)房（房間尺寸10m(長(zhǎng))×7m（寬）

11、5;4m(高）內(nèi)表面為混凝土)地面中央設(shè)有2臺(tái)空壓機(jī)，距噪聲源（位置在地面中央，聲源指向性因數(shù)Q2）2m，測(cè)得的各頻帶聲壓級(jí)如表1所示?，F(xiàn)欲采用吸聲處理使機(jī)房噪聲降到90dB（A），因此選用NR80評(píng)價(jià)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(jí)信頻程 (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000信頻帶聲壓級(jí)（dB） 102 97 95 90 84 80 796.2 房間面積計(jì)算S天=S地=10m×7m=70m2 S墻1=S墻3=10m×4m=40m2 S墻2=S墻4=7m×4m=28m2 V體=280m3 S表=

12、276m26.3 計(jì)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(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)混凝土地面（ 涂油漆）125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000HzT 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(chǎng)為混響聲，采用吸聲降噪效果較佳。6.4 吸聲設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算表3 吸聲設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)項(xiàng)目各倍頻帶中心頻率下的參數(shù)說明125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz1距空

13、壓機(jī)2m處噪聲聲壓級(jí)/dB979590848079實(shí)測(cè)值2噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)/dB908582807876NR80噪聲評(píng)價(jià)曲線3所需降噪量/dB7108423 4處理前平均吸聲系數(shù)10.010.010.010.020.020.03 2=1× 100.1LP5處理后應(yīng)有的平均吸聲系數(shù)20.050 0.100 0.063 0.050 0.031 0.060 6.5 吸聲材料的選擇及計(jì)算 由已知的表1可知該房間的中、低頻成分很強(qiáng)，所以可選用穿孔板加玻璃棉加空氣層作為吸聲材料。這種材料的達(dá)到防火、防潮、防腐蝕、防塵等工藝要求，而且兼顧通風(fēng)、采光、照明及裝修、施工、安裝省工、省料等經(jīng)濟(jì)因素。 選擇穿

14、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(hù)面結(jié)構(gòu)125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz穿孔板加玻璃棉加空氣層前置6mm板厚t=7mm2.50.50 0.85 0.90 0.60 0.35 0.20 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，則有： 當(dāng)f=125Hz時(shí)，0.5S材(276-S材)× 0.01/276 /0.05 (4)S材/22.53m2 當(dāng)f=250Hz時(shí)，0.85S材(276-S材)

15、× 0.01/276 /0.1 (5)S材/29.57m2 當(dāng)f=500Hz時(shí)，0.90S材(276-S材)× 0.01/276/ 0.063 (6)S材/16.44m2 當(dāng)f=1000Hz時(shí)，0.60S材(276-S材)× 0.02/276 /0.05 (7)S材/14.27m2 當(dāng)f=2000Hz時(shí)，0.35S材(276-S材)× 0.02/276 /0.031 (8)S材/9.2m2 當(dāng)f=4000Hz時(shí)，0.20S材(276-S材)× 0.03/276 /0.06 (9)S材/48.71 m2綜上需要安裝的材料面積為S材/48.71m2

16、 ，取S材=49m2 裝上材料后，假設(shè)墻面的平均吸聲系數(shù)為 當(dāng)f=125HZ時(shí)，=0.5×49(276-49)×0.01/276=0.097 (10) 驗(yàn)算：= Lp=9.87dB>7dB 當(dāng)f=250HZ時(shí)，=0.85×49(276-49)×0.01/276=0.159 (11) 驗(yàn)算：=Lp=12.01dB>10dB 當(dāng)f=500HZ時(shí)，=0.90×49(276-49)×0.01/276=0.168 (12) 驗(yàn)算：=Lp=12.25dB>8dB 當(dāng)f=1000HZ時(shí)，=0.50×49(276-49)&

17、#215;0.02/276=0.105 (13)驗(yàn)算：=Lp=7.20dB>4dB 當(dāng)f=2000HZ時(shí)，=0.35×49(276-49)×0.02/276=0.079 (14)驗(yàn)算：=Lp=5.97dB>2dB 當(dāng)f=4000HZ時(shí)，=0.2×49(276-49)×0.03/276=0.060 (15)驗(yàn)算：= Lp=3.01dB>3dB表5吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果表項(xiàng)目各倍頻帶中心頻率125Hz250Hz500Hz1000Hz2000Hz4000Hz穿孔板加玻璃棉加空氣層吸聲系數(shù)0.50 0.85 0.90 0.50 0.35 0.20 穿

18、孔板加玻璃棉加空氣層至少達(dá)到面積/m222.5329.57 16.44 14.279.248.71 穿孔板加玻璃棉加空氣層實(shí)際所用面積/m249.00 處理后平均吸聲系數(shù)0.097 0.159 0.1680.105 0.079 0.060 減噪量/dB987 12.01 12.25 7.205.97 3.01 因此，所選材料符合設(shè)計(jì)任務(wù)要求。6.6 結(jié)論經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)房噪聲降到90dB(A),從而符合課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。加玻璃棉及空氣層的穿孔板的長(zhǎng)為10m、寬為4.9m。為達(dá)到最好的吸聲效果，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(duì)噪聲源。 參考文獻(xiàn)1 林靜雯.環(huán)境保護(hù)概述M.沈陽(yáng).東北大學(xué)出版社，2014.1441522