物理性污染控制工程課程設計

1、 課程設計報告( 20162017年度第一學期)名 稱：物理性污染控制工程課程設計題 目： 空壓機房降噪設計 院 系： 動力工程系 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 設計周數(shù)： 1周 成 績： 日期：2017 年 12 月 30日24 目 錄1 緒論 1.1 噪聲簡介與來源 1.2 噪聲的危害2 課程設計的目的與意義3 課程設計的任務與要求 3.1設計任務及內容 3.2設計依據(jù) 3.3 設計原則 3.4設計說明 4 課程設計正文 4.1 設計資料 4.2 房間面積計算 4.3 設計計算步驟 4.4 吸聲材料的選擇及計算 4.5 降噪量驗算 4.6 降噪設備結構圖 5 結論 6 參考文

2、獻 7 附錄 1 緒論 1.1 噪聲簡介及來源 聲音是物體的振動以波的形式在彈性介質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。比如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，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

3、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，往往會產生不同,比如，在心情舒暢或休息時，人們喜歡收聽音樂；而當心緒煩躁或集中精力思考問題時，往往會主動去關閉各種音響設備。因此，從生理學家認為，凡是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、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?？諝鈩恿π栽肼暿枪I(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生了噪聲1。而這個課程設計就是在聲的傳播途徑當中吸聲降噪達到對空氣動力性噪聲的控制。1.2 噪聲

4、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；影響睡眠質量；妨礙正常語言交流。研究表明，在A聲級4050dB的噪聲刺激下，失眠人的腦電波會出現(xiàn)覺醒反應，即A聲級40dB的噪聲就可以對正常人的睡眠產生影響，而且強度相同的噪聲，性質不同，噪聲影響的程度也不同。 （2）噪聲可誘發(fā)疾病噪聲可導致聽力損失 噪聲引起的聽力損傷，主要是內耳的接收器官收到損傷而產生的。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，噪聲強度越大，接觸時間越長，耳聾的發(fā)病率越高。在

5、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%。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，條件反射異常，出現(xiàn)各種癥狀，嚴重者可以產生血壓升高或降低，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。噪聲對人的內分泌機能產生影響，噪聲對兒童發(fā)育力也有不利影響。噪聲損害設備和建筑物 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

6、因聲疲勞而損壞，并使一些自動控制和遙控儀表設備失效。此外，由于噪聲的掩蔽效應，往往使人不易察覺一些危險信號，從而容易造成工傷事故。2 課程設計的目的與意義 物理性污染控制是高等學校環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。課程設計是學生進行專業(yè)課學習、總結學生學習成果、培養(yǎng)高級工程技術人才基本訓練的一個重要環(huán)節(jié)，是基礎理論、基礎知識的學習和基本技術訓練的繼續(xù)、深化和發(fā)展。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專業(yè)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。通過課程設計使學生了解噪聲治理工程設計的基本知識和原則，使學生的基本技能得到訓練。本課程的目的是

7、通過課程設計，使學生能夠綜合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。 3 課程設計的任務與要求 3.1.1設計任務及內容 某工廠空壓機房為鋼筋混凝土磚混結構，刷漆混凝土墻，粗糙混凝土屋頂，水磨石地面，大塊玻璃窗，空壓機房尺寸為15m（長）×9m（寬）×5m（高），窗的總面積為80平方米，現(xiàn)有一臺空壓機安裝在房間地面中心，距噪聲源2m，測得空壓機各噪聲帶聲壓級如表1所示?，F(xiàn)欲采用吸聲處理使房間內噪聲符合NR75評價曲線，設計降噪方案（包括吸聲材料的名稱，規(guī)格，使用面積以及結構圖）。 表1 各頻帶聲壓級倍頻帶中心頻率（

8、Hz）631252505001000200040008000聲壓級（dB）10094878582807668 3.1.2 空壓機房噪聲倍頻程頻譜圖如下由頻譜圖即可知該空壓機房實測聲壓級均大于NR-75曲線聲壓級，且隨著頻率的增加空壓機聲壓級逐漸降低，因為低中頻聲壓級大于高頻聲壓級，則對低中頻聲壓級進行降噪處理。3.2 設計依據(jù) 一般來講，吸聲只能降低室內反射聲，而對于從聲源出發(fā)的直達聲則沒有任何作用。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

9、。 一般情況下，在面積較小的風機房、泵房、控制室內，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，必要時還應設置隔聲屏障。對于噪聲源 多而分散的大房間，由于室內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36dB（A）,較好的為710dB（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。 吸聲降噪只能對 混響聲起到顯著效果，室內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。吸聲技術包

10、括:利用多孔吸聲材料進行吸聲和利用共振吸聲結構兩大類。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。共振吸聲結構是由多孔吸聲材料與穿孔板組成的吸聲結構，利用共振吸聲原理研制的各種吸聲結構可改善低頻吸聲性能，常用的有薄板共振吸聲結構、薄膜共振吸聲結構、穿孔板工振吸聲結構等。通過空壓機房內距離噪聲源2m所測得的聲壓級可知中低頻噪聲所占比重較大。3.3 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、控制室等房

11、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車間宜做吸聲處理。 (3)在靠近聲源直達聲占支配地位的產所，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310dB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、防潮

12、、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。3.4 設計說明 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1臺，不宜建立隔聲間。

13、因此，此次空壓機房降噪設計選用共振吸聲結構，依據(jù)NR75評價曲線進行吸聲降噪。4 課程設計正文 4.1設計資料根據(jù)不同材料的吸聲系數(shù)查表得該空壓機房的吸聲系數(shù)如表2頻率 /H z125250500100020004000刷漆混凝土墻0.10.050.060.070.090.08粗糙混凝土屋頂0.360.440.310.290.390.25水磨石地面0.010.010.010.010.020.02大塊玻璃窗0.180.060.040.030.020.024.2房間面積計算 由已知的房間尺寸可計算得，S天=S地=135m2， S墻=160m2 ， S窗=80m2, S總=510m24.3 設計計算

14、步驟 由已知得房間不同頻率下測量的聲壓級Lp。 由物理性污染控制P39上的NR曲線可得對應的NR數(shù)，從而可得房間允許的聲壓級值。 由-可得不同頻率下的Lp。 由，A=Si*i代入公式可得處理后不同頻率下的吸聲量A1。 所需吸聲量A2=A1×100.1Lp。 以上計算得到的數(shù)據(jù)如下（表3）所示：項目倍頻程中心頻率（Hz）說明125250500100020004000距噪聲源7m處倍頻程聲壓級/dB948785828076測量噪聲容許值 /dB87.2581.7577.8575.0072.62570.775設計目標值需要減噪量Lp6.755.257.1577.3755.225=-處理前的

15、各材料吸聲量A1/m280.3573.555654.171.3550.85由式（2-109）計算所需的吸聲量A2/m2380.17246.367290.528271.1442389.847169.352由式（2-132）計算4.4吸聲材料的選擇及計算4.4.1 選擇材料 由已知的表1可知該房間的低中頻的聲壓級很大，所以可選用薄板共振吸聲結構或穿孔板共振吸聲結構作為吸聲材料。選擇雙層微穿孔板共振吸聲、空氣層結構為吸聲材料（孔徑=0.8，孔距=0.8，穿孔率為2%+1%，空腔距離8+12），由“吸聲系數(shù)表”查得各頻率下材料的吸聲系數(shù)。如下表（表4）： 表4 微穿孔板結構吸聲系數(shù)頻率12525050

16、0100020004000吸聲系數(shù)0.410.910.610.610.310.34.4.2 計算吸聲材料吸聲量 設：需安裝材料面積為所有墻的面積與屋頂面積之和，即S材=295m2，則安裝材料后房間的總吸聲量為A3: 當f=125HZ時，A3=295×0.41+135×0.01+80×0.18=120.95 +15.75= 136.70（m2）當f=250Hz時，A3=295×0.91+135×0.01+80×0.06=268.45+6.15=274.60 （m2）當f=500Hz時，A3=295×0.61+135×

17、0.01+80×0.04=179.95+4.55= 184.50（m2）當f=1000Hz時，A3=295×0.61+135×0.01+80×0.03=179.95+3.75= 183.70 （m2）當f=2000Hz時，A3=295×0.31+135×0.02+80×0.02=91.45+4.3= 95.75 （m2）當f=4000Hz時，A3=295×0.3+135×0.02+80×0.02=88.5+4.3= 92.80 （m2）4.4.3 安裝上吸聲材料后，還需要的吸聲量A=A2-A3當

18、f=125HZ時，A= 380.177-136.70=243.477（m2）當f=250Hz時， A=246.367-274.60=0（m2）當f=500Hz時，A=290.528-184.50=106.028 （m2）當f=1000Hz時，A=271.142-183.70=87.442 （m2）當f=2000Hz時，A=389.847-95.75 =294.097（m2）當f=4000Hz時，A=169.352-92.80=76.652（m2）4.4.4 吸聲材料的降噪量 裝上材料后，減噪量=10A3/A1。 當f=125HZ時，2=10(136.70/80.35)=2.308 (dB) 當

19、f=250HZ時，2=10(274.60/73.55)=5.721 (dB) 當f=500HZ時，2=10(184.50/56)=5.178 (dB) 當f=1000HZ時，2=10(183.70/54.1)=5.309 (dB) 當f=2000HZ時，2=10(95.75/71.35)=1.277 (dB) 當f=4000HZ時，2=10(92.80/80.35)=0.626 (dB)4.5 降噪量驗算 安裝上吸聲材料后還需要的降噪量3=-2 當f=125HZ時，3=6.75-2.308=4.442 (dB) 當f=250HZ時，3=5.25-5.721=0 (dB) 當f=500HZ時，3

20、=7.15-5.178=1.972 (dB) 當f=1000HZ時，3=7-5.309=1.691 (dB) 當f=2000HZ時，3=7.375-1.277=6.098 (dB) 當f=4000HZ時，3=5.225-0.626=4.599 (dB) 綜上，安裝上吸聲材料后，所需的最大降噪量為6.098分貝。4.5.2 設計成果表 考慮到吸聲材料的實際安裝效果。1、不宜安裝在窗戶上，因為會減弱房間的光線；2、同時也不宜安裝在地面上，因為容易被破壞且不美觀；3、計算之后，由于所有的屋頂和墻面都安裝上吸聲材料后仍未達到降噪要求，所以采用空間吸聲體進行降噪。 所選空間吸聲體的降噪量至少為6.098

21、分貝。 表5吸聲結構設計成果表微穿孔板共振吸聲結構項目倍頻程中心頻率 /Hz說明125250500100020004000微穿孔板吸聲系數(shù)0.410.910.610.610.310.3微穿孔板降噪量dB2.3085.7215.1785.3091.2770.626微穿孔板雙層板實用面積295 m2空間吸聲體降噪量dB4.44201.9721.6916.0984.599所需空間吸聲降噪量/dB >=6.098 因此所選材料符合要求4.6 降噪設備結構圖 吸聲材料的布置和結構5 結論經(jīng)過設計計算可知，在給15m×9m的天花板和所有的墻裝295m 雙層微穿孔板共振吸聲結構作為吸聲材料，

22、再加上空間吸聲體，吸聲體減噪量至少6.098dB。才能夠有效使該空壓機房噪聲減噪量達到符合課程設計的任務要求。我剛接觸到設計題目時，可能因為缺少對書本知識的整體把握，沒有設計思路，也不知道從何下手。在設計過程中遇到了許多困難，數(shù)據(jù)算了3次，但是不管怎樣我并沒有退縮，遇到不明白的我會獨立思考并查閱參考文獻。有時看不懂的，我便會同班上其他同學進行討論，在討論過程中，不僅解決了問題，還找到了其他方法。在這次學習中，我學到了如何將書本上的理論知識同實踐相結合，以更加了解課程內容，現(xiàn)在，我還能給其他同學清晰的講解設計的全過程，挺開心的。這次的課程設計，不僅加深了對書本知識的理解，還通過查閱各種資料開闊了

23、知識面，更加全面的理解物理性污染控制工程。同時本次課程設計，從各個方面鍛煉了我的能力。首先是學習理解能力，其次是最基本的Office軟件的使用，和CAD等專業(yè)軟件。經(jīng)過這次課程設計，各方面的能都得到了很大的提升。希望以后能有更多這樣的機會，不斷加強自己在各方面的技能。經(jīng)過努力最終完成了課程設計，但由于是第一次噪聲的相關設計，對理論知識的理解不夠深入，設計規(guī)范的使用可能不夠熟練，可能會出現(xiàn)各種錯誤，希望老師指正。 6 參考文獻1陳杰瑢.物理性污染控制 M.北京：高等教育出版社，20072洪宗輝.環(huán)境噪聲控制工程M.北京：高等教育出版社，20103孫興濱,閆立龍.張寶杰主編環(huán)境物理性污染控制M.北

24、京：化學工業(yè)出版社，20104方丹群.噪聲控制工程學M.北京：科學出版社，2013.5苑春苗.噪聲控制原理與技術M.沈陽：東北大學出版社，2014.116馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，20027邢世錄, 包俊江.環(huán)境噪聲控制工程M.北京：北京大學出版社，20138賀啟環(huán).環(huán)境噪聲控制工程M.北京：清華大學出版社，20119趙俊起.風機噪聲與振動控制J.電力情報.1999.410陳烈增，離心風機的噪聲與控制，通風除塵與氣力輸送，2004.411李彪.風機性能試驗裝置噪聲特性分析，雁北師范學院學報；2006.312大型離心風機房噪聲綜合控制技術，節(jié)能環(huán)保技術，2005.3

25、 7 附錄 設計計算步驟說明如下：1、記錄控制室的尺寸、體積、總面積、噪聲源的種類和位置等；2、在表的第一行記錄噪聲的倍頻程聲壓級測量值；3、在表的第二行記錄NR-75的各個倍頻程聲壓級；4、第三行噪聲減噪量由第一行減去第二行，出現(xiàn)負值時記為0；5、根據(jù)式（2-109）計算出處理前吸聲量，并記錄在第四行；6、用式（2-132）計算出所需吸聲量，記錄在第五行；7、參考各種材料的吸聲系數(shù)，使平均吸聲量盡量達到第五行所列的數(shù)值，然后確定控制室各部分的裝修。一、記錄房間尺寸、體積、總表面積、噪聲源的種類和位置等事項。 1、該計算機房的長、寬、高分別為：L=15m,W=9m,H=5m. 2、體積為：V=

26、L×W×H=15×9×5=675m3. 3、總表面積為：S=2（L×W+L×H+W×H）=2×（15×9+9×5+15×5）=510m2. 二、該噪聲的倍頻程聲壓級測量值，即現(xiàn)有噪聲（dB）如任務表3的第一行所示。 三、計算NR-75的各個倍頻程聲壓級，即設計目標值NR-75（dB），記錄在任務表3的第二行。 倍頻程聲壓級Lp與NR的關系：Lp = a + bNR 式中 Lp各中心頻率下NR數(shù)對應的聲壓級，dB；NR噪聲評價數(shù)，dB，本設計取75 dB； a、b各中心頻率對應的系數(shù)，其

27、為常數(shù)，可由書P39表2-9查出。 則相應的數(shù)值和計算值如下所示： Lp，125=220.870×75=87.25dB Lp，250=120.930×75=81.75dB Lp，500=4.80.974×75=77.85dB Lp，1000=01.000×75=75dB Lp，2000=-3.51.015×75=72.625dB Lp，4000=-6.11.025×75=70.775dB四、計算所需降噪量Lp（dB）, 記錄在任務表3的第三行。 對各個倍頻程聲壓級由任務表的第一行減去第二行，當出現(xiàn)負值時記為0。 則相應的數(shù)值和計算值如下所示： 當f=125HZ時，= 94-87.25=6.75 (dB) 其他同理 當f=250HZ時，=5.25 (dB) 當f=500HZ時，=7.15 (dB) 當f=1000HZ時，=7 (dB) 當f=2000HZ時，=7.375 (dB) 當f=4000HZ時，=5.225(dB)5、 現(xiàn)有各材料的吸聲