中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)《環(huán)境物理性污染控制工程》課件-第2章

第二章噪聲污染及其控制第一節(jié)概述第二節(jié)聲學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲第六節(jié)噪聲控制技術(shù)——消聲第七節(jié)噪聲控制技術(shù)——有源噪聲控制簡介第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲約3～5dBA,使噪聲嚴(yán)重的車間降噪6～10第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲吸聲材料吸聲結(jié)構(gòu)—室內(nèi)吸聲降噪(一)吸聲系數(shù)材料上的總聲能(E)之比，即E=1,聲能全部被吸收。吸聲系數(shù)的影響因素2材料的結(jié)構(gòu)1吸聲系數(shù)影響因素聲波頻率聲波頻率度同種吸聲材料對不同頻率的聲波具有不同的吸聲系數(shù)。平均吸聲系數(shù):工程中通常采用125Hz、250率的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值表示某種材料的平均□通常，吸聲材料在0.2以上，理想吸聲材料。入射吸聲系數(shù)混響室法吸聲系數(shù)(無規(guī)入射吸聲系數(shù))?駐波管法吸聲系數(shù)(垂直入射吸聲系數(shù))Q?表2-11,將c?換算為無規(guī)入射吸聲系數(shù)Q1混響室法吸聲系數(shù)(無規(guī)入射吸聲系數(shù))駐波管法吸聲系數(shù)(垂直入射吸聲系數(shù))SZZB駐波管吸聲系數(shù)測量系統(tǒng)長探管鋼尺導(dǎo)軌一小車(裝有傳聲器)駐波管法簡便、精確，但與一般實(shí)際聲場不駐波管法吸聲系數(shù)測試儀吸聲材料(一)吸聲系數(shù)(二)吸聲量(二)多孔吸聲材料(二)吸聲量(等效吸聲面積)定義：吸聲系數(shù)與吸聲面積的乘積C_某頻率聲波的吸聲系數(shù)；【注】工程上通常采用吸聲量評(píng)價(jià)吸聲材料的(二)吸聲量(等效吸聲面積)總吸聲量：若組成室內(nèi)各壁面的材料不同，則壁面在某頻率下的總吸聲量為nnn式中A,——第種材料組成的壁面的吸聲量，m2;S,——第種材料組成的壁面的面積，m2;Q?——第種材料在某頻率下的吸聲系數(shù)。(二)多孔吸聲材料基材層基材層臨沉靜康聲學(xué)材料有限公元耐燃性木質(zhì)角材www耐燃性木質(zhì)角材www,eb80,cor04(淺駝)05(橙黃)07(雪白)09(海藍(lán))10(草綠)11(銀灰)12(深駝)13(黑色)絲質(zhì)吸聲材料14(紫羅蘭)18(桃紅)絲質(zhì)吸聲材料14(紫羅蘭)特別提示：無特別提示：無多孔吸聲材料最初的多孔吸聲材料以麻、棉、棕絲、毛發(fā)、聲波入射到多孔吸聲材料的表面時(shí)，部分聲波反射，部分聲波透入材料內(nèi)部微孔內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)發(fā)生振動(dòng)，空氣與筋絡(luò)之間的摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能而消耗；空氣與筋絡(luò)之間的熱交換也消耗部分聲能，從而達(dá)到吸聲的目的。吸聲特性及影響四隸原因：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)的相對運(yùn)動(dòng)少，摩擦損小，因而聲能損失少，而高頻聲容易使振動(dòng)加快，從而消耗聲能較多。所以多孔吸收材料常用于高中頻噪聲的吸收。吸聲性能的影響因素23空腔厚度3空腔吸聲性能護(hù)面層護(hù)面層吸聲系數(shù)a吸聲系數(shù)a1厚度對吸聲性能的影響F波波長的1/4處。使用中，考慮00不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸聲系數(shù)孔隙率：材料內(nèi)部的孔洞體積占材料總體積的百分比。一般多孔吸聲材料的孔隙率>50%;孔隙率增大，密度減小，反之密度增大；■一種多孔吸聲材料對應(yīng)存在一個(gè)最佳吸聲性能的密度范圍。吸聲系數(shù)a吸聲系數(shù)a空腔對吸聲性能的影響空腔：材料層與剛性壁之間一定距離的空氣層；吸聲系數(shù)隨腔深D(空氣層)增加而增加；空腔結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，比單純增加材料厚度更經(jīng)濟(jì)?？涨粚ξ曅阅艿挠绊懚嗫撞牧系奈曄禂?shù)隨空氣層厚度增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再繼續(xù)明顯增加。當(dāng)腔深D近似等于入射聲波的1/4波長時(shí)，吸聲系數(shù)最大。當(dāng)腔深為1/2波長或其整倍數(shù)時(shí)，吸聲系數(shù)最小。一般推薦取腔深為5～10cm。天花板上的腔深可視實(shí)際需要及空間大小選取較大的距離。護(hù)面層對吸聲性能的影響實(shí)際使用中，為便于固定和美觀，往往要對□微穿孔護(hù)面板穿孔率應(yīng)大于20%,否則會(huì)影響高頻■透氣性較好的紡織品對吸聲特性幾乎沒有影響。對成型多孔材料板表面粉飾時(shí)，應(yīng)采用水質(zhì)涂料噴涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封閉孔隙。5使用環(huán)境對吸聲性能的影響及空氣粘滯性變化，影響材料吸聲性能。向高頻方向移動(dòng)；濕度通風(fēng)管道和消聲器內(nèi)氣流易吹散多孔材料，o飛散的材料會(huì)堵塞管道，損壞風(fēng)機(jī)葉片；選擇一層或多層不同的護(hù)面層。保溫吸聲層吸聲處理中常采用吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲結(jié)構(gòu)機(jī)理：赫姆霍茲共振吸聲原理常用的吸聲結(jié)構(gòu)(一)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)(二)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)(一)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)機(jī)理：聲波入射引起薄板振動(dòng)，薄板振動(dòng)克服自身阻尼和板-框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當(dāng)入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動(dòng)最劇烈，聲能消耗最多。結(jié)構(gòu)1一剛性壁面2龍骨龍骨空氣層龍骨龍骨4—4—薄板圖2-17圖2-171-1-剛性壁面2又龍骨空氣層龍骨龍骨空氣層坂坂在薄板結(jié)構(gòu)邊緣(板-龍骨交接處)填置能增加結(jié)構(gòu)阻封閉空腔壁上開一個(gè)封閉空腔壁上開一個(gè)又稱“亥姆霍茲”共振吸聲器或單孔共振吸聲器原理：入射聲波激發(fā)孔頸中空氣柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與頸壁摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損，達(dá)到吸聲目的。當(dāng)入射聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，空氣柱運(yùn)動(dòng)加劇，振幅和振速達(dá)最大，阻尼也最大，消耗聲能最多，吸聲性能最好。單腔共振體的共振頻率若小孔為圓形則有2.多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)簡稱穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。(孔)共振器并聯(lián)而成。剛性壁空氣層空氣層框架d小孔或狹縫框架圖2-19多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔率穿孔面積越大，吸聲的頻率越高；空腔越深或板越厚，吸聲的頻率越低。工程設(shè)計(jì)中，穿孔率控制為1%～10%,最高不超過20%,否則穿孔板就只起護(hù)面作用，吸聲為10～100mm,板后空氣層厚度為6～100則共振頻率為100～400Hz,吸聲系數(shù)為0.2~0.5。當(dāng)產(chǎn)生共振時(shí)，吸聲系數(shù)可達(dá)0.7以上。吸聲結(jié)構(gòu)介紹常用的吸聲結(jié)構(gòu)門小小………(三)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)(三)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：厚度小于1mm的金屬薄板上穿孔，孔徑小于1mm、穿孔率1%～5%,安裝方法同薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，后部留有一定厚度的空氣層，起到共振薄板的作用?？諝鈱觾?nèi)不填任何吸聲材料。常用的是單層或圖2-20單層、雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖短暫的火焰，適用環(huán)境廣泛，包括一般高速氣流QAL—室內(nèi)吸聲降噪(一)室內(nèi)聲場點(diǎn)上各個(gè)傳播方向作無規(guī)分布的聲場。是一種理想聲場，為簡化討論，以下的基本概念和公式都1.室內(nèi)聲場的衰減2.混響時(shí)間平均吸聲系囊設(shè)室內(nèi)各反射面面積分別聲系數(shù)為α?、α2、…a,,則室內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)a為平均值聲音在空氣中的聲速為c,則聲波每秒平均反射次數(shù)n=c/d,即圖2-21室內(nèi)聲場的衰減室內(nèi)聲場經(jīng)1～2s即接近穩(wěn)態(tài)(圖2-21左側(cè)曲線)若聲源停止，聲音消失需要一個(gè)過程：首先直達(dá)聲消失，混響聲逐漸減弱，直到完全消失(圖2-21右側(cè)假設(shè)只考慮室內(nèi)壁面與空氣的吸收，則經(jīng)tD,=D,=D1-aa——吸聲系數(shù)a為聲波在空氣中每傳播100m衰減的分貝數(shù)。定義：室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室內(nèi)聲能密度衰減到原來的百萬分之一，即聲壓級(jí)計(jì)算公式——賽賓(W.C.Sabine)公式意義：表示由于室內(nèi)混響現(xiàn)象，室內(nèi)聲場的聲能在聲源停止發(fā)聲后衰減的快慢。通過調(diào)整各頻率的平均吸聲系數(shù)，獲得各主要頻率的“最佳”,使室內(nèi)音質(zhì)達(dá)到良好?？谠谑覂?nèi)，當(dāng)聲源的聲功率恒定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)在某接收點(diǎn)處獲得的直達(dá)聲能是恒定的?？谝粋€(gè)各向發(fā)射均勻的點(diǎn)聲源，聲強(qiáng)I=W/4πr2,聲能密度與聲強(qiáng)的關(guān)系為D=1/c口所以對于指向性因數(shù)為Q的聲源，在距聲源中心r米處的直達(dá)聲聲能密度為2.混響聲場 □平均聲能密度3.室內(nèi)總聲場口指向性因數(shù)取決于聲源的指向性和在室內(nèi)的位置Q=4,聲源放在兩墻面或墻面與地面的交線上；(二)室內(nèi)聲壓級(jí)(二)室內(nèi)聲壓級(jí)口括號(hào)內(nèi)第一項(xiàng)來自直達(dá)聲。表達(dá)了直達(dá)聲場對該點(diǎn)聲壓級(jí)的影響，r愈大，該項(xiàng)值愈小，即距聲源愈遠(yuǎn)，直達(dá)聲愈?。豢诘诙?xiàng)來自混響聲。當(dāng)r較小，即接受點(diǎn)離聲源很近時(shí)，室內(nèi)聲場以直達(dá)聲為主，混響聲可忽略；反之，則以混響聲為主，直達(dá)聲忽略不計(jì)，此時(shí)聲壓L,與r無關(guān)。口當(dāng)時(shí)，直達(dá)聲與混響聲聲能密度相等，r稱為臨界半徑(Q=1時(shí)的臨界半徑又稱為混響半徑),記為83.室內(nèi)總聲場口房間內(nèi)吸聲狀況愈好，聲源指向性愈強(qiáng)，臨界半徑則愈大，在聲源周圍較大范圍內(nèi)可近似地視為自由聲場；反之房間內(nèi)到聲源距離到聲源距離r,m將式(2--22可以128)中各將式(2--22可以簡便地確定出室內(nèi)距聲源、處的某點(diǎn)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)7°(1)由聲源位置可得其室內(nèi)指向性因數(shù)Q=2?！覂?nèi)吸聲降噪(三)吸聲降噪量計(jì)算設(shè)吸聲降噪前后室內(nèi)平均吸聲系數(shù)分別為X1和q;吸聲量分別為A和A,;混響時(shí)間分別為T和T,,則吸聲降噪效果為但大到一定程度，不再變化，因此應(yīng)取適當(dāng)值混響時(shí)間可測，式(2-133)計(jì)算吸聲降噪量，免除了計(jì)算吸聲系數(shù)的麻煩和不準(zhǔn)確的控制室內(nèi)有一臺(tái)空調(diào)，安裝在10m×3m墻壁的中心部位，試通過設(shè)計(jì)計(jì)算使距噪聲源7m處符合NR-50曲線。次序項(xiàng)目說明①②③499④⑤由式(2-121)由式(2-132)①記錄控制室尺寸、體積、總表面積、噪聲源的種②在表的第一行記錄噪聲的倍頻程聲壓級(jí)測量值；③在表的第二行記錄NR-50的各個(gè)倍頻程聲壓級(jí)；④對各個(gè)倍頻程聲壓級(jí)由第一行減去第二行，出現(xiàn)負(fù)值時(shí)記0;⑤混響時(shí)間的測量值記錄在第四行，并由式(2-121計(jì)算出平均吸聲系數(shù),并記錄在⑤混響時(shí)間的測量值記錄在第四行，并由式(2-121⑥用式(2-132)計(jì)算出α?,記錄在第六行；⑦參考各種材料的吸聲系數(shù)，使平均吸聲系數(shù)達(dá)到第六行所列的第六行所列的【例2-8】某廠沖床車間為鋼筋混凝土磚混結(jié)構(gòu)，槽形混凝土板平頂，混凝土地面，墻面為水泥石灰粉刷磚墻。車間內(nèi)配置有8～60t沖床40臺(tái)，80t和160t沖床各1臺(tái)。在車間內(nèi)中央一點(diǎn)測定的噪聲頻率特性如圖2-23中曲線A所示，噪聲頻帶較寬廣,車間內(nèi)總聲壓級(jí)達(dá)到95dB,干擾嚴(yán)重，試設(shè)計(jì)降噪方案。沖聲，車間內(nèi)沖床臺(tái)數(shù)較多操作人員相互受其它沖床的干擾，采用吸聲處理降低混響聲，可大大減少人員每天圖2-23沖床車間噪聲頻譜特性解(1)由圖2-23可知，200Hz以上的頻帶噪聲超過允(2)經(jīng)測量，穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲峰值位于(3)采用穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，吸聲材料布置方式圖圖2-24吸聲材料的布置和結(jié)構(gòu)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)(共510m2)軟質(zhì)木纖維板500×500×18