物理性污染課程設計

1、 ?物理性污染控制工程?課程設計 題 目 某空壓機房降噪系統(tǒng)設計 姓 名 田金超 學 號 021412244 班 級 0214122 專 業(yè) 環(huán)境工程 課程名稱 物理性污染控制工程 指導教師 馮興華 胡紅偉 姜立民 市政與環(huán)境工程學院 2021年6月 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那么，是學生的根本技能得到訓練。根底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

2、價值也往往在應用中才能表達出來，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(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程中，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(zhì)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(zhì)能力的表達，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根本訓練。因此本次設計具有十分重要的意義。目 錄第一章 課程設計任務書11.1 設計題目11.2 設計目的11.3 設計資料11.4 完成成果1

3、1.5 設計要求1第二章 課程設計計算書22.1 設計原那么22.2 設計方案比擬和確定32.2.1 消聲器的消聲32.2.2 隔聲罩的隔聲52.2.3 吸聲結構的吸聲72.3 降噪的方案確定82.4 設計方案計算82.4.1 吸聲結構降噪82.5 結論12結 語14參考文獻：15 第一章 課程設計任務書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穩(wěn)固所學專業(yè)理論知識，強化實踐技能訓練；2熟悉根底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(nèi)容、程序和根本方法；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 該空壓機房內(nèi)部尺寸為：長15m，

4、寬6m，高4m，機房墻壁內(nèi)外表為混凝土面。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行設計控制，到達國家?工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準?GBZ1-2002的要求。倍頻帶中心頻率Hz631252505001000200040008000聲壓級dB105959290858482791.4 完成成果 設計說明書、計算書一份。 1.5 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。 結合以上標準確定：選用NR80評價曲線可以到達

5、控制標準的噪聲限值。 第二章 課程設計計算書2.1 設計原那么 1先對聲源進行隔聲、消聲等處理，如改良設備。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，不能到達理想的降噪效果。 (4)通常吸聲處理只能取得412dB的降噪效果。 (5)假設噪聲高頻成分很強

6、，可選用多孔吸聲材料；假設中、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；假設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，才能到達最好的吸聲效果。 (6)選擇吸聲材料或結構，必須考慮防火、防潮、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。2.2 設計方案比擬和確定2.2.1 消聲器的消聲2.2.1.1 消聲器的類型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

7、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。 1阻性消音器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)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，一局部聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)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

8、要應用于發(fā)電機機組消音) 2抗性消音器是由突變界面的管和室組合而成的一個聲學濾波器，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(zhì)量相當于電學上的電感和電阻，稱為聲質(zhì)量和聲阻。小室中的空氣體積相當于電學上的電容，稱為聲順。與電學濾波器類似，每一個帶管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那么不可能通過網(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，從而到達消聲的目的。

9、抗性消音器適用于消除中、低頻噪聲。 3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。 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，就可以控制消音器的頻譜性能，使其在需要的頻率范圍內(nèi)獲得良好的消音效果。 5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清楚顯降低，從而減少對人的干擾和傷害。 6有源消音器根本原理是

10、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(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、放大器、相移裝置、功率放大器和揚聲器等組成。2.2.1.2 消音器適用區(qū)域 消音器適用于以下區(qū)域： .適用于各類蒸汽平安閥用的TA型蒸汽平安閥消音器；.適用于鍋爐等蒸汽設備的TB型點火排氣消音器；.適用于各類低溫低壓熱力裝置的TD型低壓蒸汽消音器；.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；.適用于管道排放氣體用的PB系列小孔噴注消音器；.適用于通風管道用的CF型風機消音器；.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

11、消音器；.用于通風管道用的XB型通風管道消音吸音片；.用于設備消隔聲用的工業(yè)吸音隔聲罩； 2.2.1.2 消音器的選用 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(diào)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、柴油機等排氣消聲。 3阻抗型消聲器具有消聲頻帶寬、使用于平安等特點。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、小排量的平安閥排汽等。 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

12、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根底上研制成功，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。一般用于平安閥、排氣閥、汽輪機及吹管等排氣消聲。2.2.2 隔聲罩的隔聲隔聲罩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

13、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防止發(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610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面板，其穿孔的面積約占護面面積的2030%。在罩和機器、罩和根底之間，通常填以橡皮墊，以防止振動的傳輸?？梢蚤_啟的

14、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。 考前須知：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(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；對于必需的開孔的，開口面積應盡量??；在罩壁的構件相接處的縫隙，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)聲源機器設備的散熱，可能導致罩內(nèi)溫度

15、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，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(nèi)的空氣。2.2.3 吸

16、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。 (1) 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的吸收性能。薄板相當于質(zhì)量塊，板后的空氣層相當于彈簧。當聲波作用于薄板外表時，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

17、。薄板共振吸聲結構的共振頻率一般在80-300Hz之間。 (2) 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。 (3) 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

18、聲特性與孔徑的大小、穿孔率的上下、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，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。2.3 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

19、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)反復比擬以及標準的要求，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。2.4 設計方案計算2.4.1 吸聲結構降噪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構。 由的房間尺寸設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，可計算得， S總=335.8m2選擇穿孔板吸聲結構

20、(1) 將室內(nèi)聲壓的倍頻程的測量值計入表2； (2) NR曲線確實定 有兩種方法: .式中：Lp各中心頻率下NR數(shù)對應的聲壓級，dB； a，b各中心頻率對應的系數(shù)，其值見表2-1倍頻帶中心頻率HZab6335.50.79012522.00.87025012.00.9305004.80.974100001.0002000-3.51.0154000-6.11.0258000-8.01.030各個頻帶相應的NR是： 1.NR1= 2.NR2= 3.NR3 4.NR4 5.NR5 6.NR6 7.NR7 8.NR8 .通過查標準可得噪聲聲級衛(wèi)生限值為 85dB(A)。根據(jù)公式LA=NR+5及降噪范圍，

21、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2；(4) 根據(jù)測量值與允許值之差確定減噪量Lp,計入表2；(5) 將處理前混凝土面吸聲系數(shù) 計入表2； (6) 根據(jù)減噪量與處理前平均吸聲系數(shù) 計算出所需的平均吸聲系數(shù) ，計入表2； 計算公式： (7) 計算出臨界半徑： 室內(nèi)平均吸聲系數(shù) =0.015 房間常數(shù) 聲源在房間中心,那么取Q=2 c=0.45m 2m，故該聲場為混響聲。序號工程f /Hz說明631252505001000200040008000測量值 10595929085848279現(xiàn)場測量允許值9890858280787674設計目

22、標減量值75785665- 處理前平均吸聲系數(shù)0.010.010.010.010.020.020.020.02公式1 所需平均 吸聲系數(shù)0.0500.0320.0500.0630.0630.0800.0800.063公式2 表2-2 吸聲結構降噪設計計算步驟 注：公式1 ；公式2 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，假設采用孔徑為5mm,孔距為25mm，板后空腔距離10mm填礦棉的穿孔板表2-3 穿孔板共振吸聲結構的吸聲系數(shù) 穿孔板五合板填礦棉空氣層厚f/Hz125250500100020004000d=5mmD=25mm10mm0.230.690.860.470.260.27設需要安裝面積S ， 由公式 推出

23、 ,根據(jù)表2-2，表2-3中的數(shù)據(jù)可得: 當頻率為125Hz時 0.032 S33.58m2 當頻率為250Hz時 0.050 S22.77m2 當頻率為500Hz時 0.063 S20.94m2 當頻率為1000Hz時 0.063 S32.09m2 當頻率為2000Hz時 0.080 S83.95m2 當頻率為4000Hz時 0.080 S80.59m2 綜上所述，吸聲材料面積應大于或等于 83.95m2 ，所以為取最大面積為160m2，檢驗當吸聲材料面積為160m2時，是否滿足設計條件。 當S材=160 m2時，反算此時各頻率下的平均吸聲系數(shù) =160(335.8-160)×/3

24、35.81當f=125HZ時，=0.23×160(335.8-160)×0.01/248=0.155驗算：=×100.1Lp Lp=11.90dB>5dB滿足2當f=250HZ時，=0.69×160(335.8-160)×0.01/248=0.452驗算：=×100.1Lp Lp=16.55dB>7dB滿足3當f=500HZ時，=0.86×160(335.8-160)×0.01/248=0.562驗算：=×100.1Lp Lp=17.50dB>8dB滿足4） 當f=1000HZ時，=0.

25、47×160(335.8-160)×0.02/248=0.317驗算：=×100.1Lp Lp=15.01dB>5dB滿足5當f=2000HZ時，=0.26×160(335.8-160)×0.02/248=0.182驗算：=×100.1Lp Lp=12.60dB>6dB滿足6當f=4000HZ時，=0.21×160(335.8-160)×0.02/248=0.150驗算：=×100.1Lp Lp=11.76dB>6dB滿足所以檢驗結果是設計根本符合條件。 至此總消聲量如下表 編號工程63hz125hz250hz500hz1000hz2000hz4000hz8000hz測量值10595929085848279最終允許值9890858280787674吸聲降噪 11.9016.5517.5015.0112.6011.76 最終聲級 83.1075.4572.5069.9971.4070.24 表 2-4 消聲量表 由2.4.2中設計和表2-3知，設計到達要求。2.5 結論 經(jīng)過設計計算可知，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，在進風口設置直通道阻性消聲器，并設置隔聲門窗后能夠有效使該工廠機房噪聲降低，