青岛理工大学物理性污染控制期末复习题及参考答案

物理性污染控制课后习题绪论噪声污染及其控制填空题1、一个房间的临界半径和房间的房间常数和声源的指向性因数有关。2、青岛市某区域白天测得的A声级为65dB（A），夜间的A声级为40dB（A），该区域的昼夜等效声级为63.3dB（A）。3、测量山东路的交通噪声，在一定的测量时间内，共测得300个数据，由大到小排列后，该区域的背景噪声为第270个数，峰值平均噪声级为第30个数。4、如果某个倍频程频带的上限频率为180赫兹，其中心频率为127赫兹。5、《工业企业厂界噪声排放标准》规定，监测厂界噪声，测点应选在法定厂界外1米，高度1.2米以上。6、气流再生噪声的大小主要取决于气流的速度和消声器的结构。7、吸声系数的测量有管测法和混响室法两种方法，比较而言，混响室法测得的吸声系数偏大，该法在特定房间中进行测量，在放置吸声材料前后，通过测定混响时间来计算吸声材料的吸声系数。8、阻性消声器，对于相同截面积的通道，P/S值以矩形最大。9、设计穿孔板共振吸声结构时，穿孔板开孔方式一般有正方形、正三角形和平行狭缝，如果已知板厚和空腔深度厚，还需最终确定孔径和孔间距，才能加工穿孔板。10、飞机发动机的声功率级可达168dB，为保护人耳不受损伤，应使人耳处的声压级小于120dB，飞机起飞时，人应至少离跑道251m米远。11、单层隔墙的隔声量主要取决于入射声波频率和墙板面密度。12、250赫兹频率对应的系数a为12，b为0.93，NR60对应的250赫兹的声压级Lp为67.9dB。某穿孔板厚4mm，孔径6mm，孔距15mm，孔按正方形排列，其穿孔率为12.56%。单层均质墙的隔声频率特性曲线可以大致分为刚度和阻尼控制区、质量控制区和吻合效应区。控制噪声的三个基本途径是从声源根治噪声、从传播途径采取措施、在接收点进行防护。我国《工业企业噪声卫生标准》规定，我国新建工业企业生产车间和作业场所的工作地点的噪声标准为85dB（A）（8小时工作制）。如果工作时间为2个小时，允许的噪声标准为91dB（A）。A、B两台机器工作时，在P点测得声压级为80分贝，其中机器A停止工作后，机器B继续工作，在该点测得的声压级为76分贝，则机器A单独工作时在P点的声压级为77.8分贝。单层均质墙的隔声性能主要由面密度、刚度和内阻尼决定。声阻抗率是声音传播介质固有的一个常数，仅仅与介质密度和声速有关。在隔声墙上开门窗后，会使墙的隔声量显著下降，比较经济合理的设计是用等透射量的方法。我国《声环境质量标准》中把城市区域分成5类功能区，其中工业集中区适合于2类区。共振消声器的共振吸收频率中G为传导率，取决于小孔的直径和径长。有两台机器，发出的噪声声压级均为90分贝，两个声压级叠加后声压级为93分贝。L90是背景噪声，L10是峰值噪声。声波的基本物理量包括声波的频率、波长、声速。在工程上，平均吸声系数大于0.5的材料才被称为理想的吸声材料。国际标准化组织确定听力损失25分贝为耳聋标准。单层匀质墙的隔声频率特性曲线分为三个区，在刚度控制区，墙板的隔声量与墙板刚度和声波频率的比值成正比。如果某项目建在以机关单位、学校为主的1类功能区内，要执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的1类标准，白天厂界噪声不能超过55分贝。某倍频程频带的上限频率为88，其中心频率为125赫兹。A计权声级是模拟人耳朵对40phon纯音的响应来进行评价。。在一定的测量时间内，测量某城市区域噪声，共测得200个数据，由大到小排列后，该区域的背景噪声为第180个数，峰值平均噪声级为第100个数。选择题1、我国《声环境质量标准》中把城市区域分成5个功能区，其中工业集中区适合于类区标准。如果某项目建在2类区，要执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的（c）类区标准。a、12b、22c、32d、232、某房间内有一台空调机为噪声源，其安装在侧墙中间位置，则其指向性因数Q为（b）a、1b、2c、3d、43、当室内声场达到稳态后，声源立即停止发声，室内声能密度衰减到原来（）分之一，即声压级衰减（）分贝所需要的时间即为混响时间。（a）a、百万60b、千万60c、百万90d、千万904、对于抗性消声器，当角波数k和扩张室长度l的乘积等于（）时，消声器的消声量最大，当乘积等于（）时，消声量为零。（a）a、π/2πb、ππ/2c、π2πd、3π/25π/25、一房间内地面中间放置一台设备，其指向性因数Q是（B）A、Q=1B、Q=2C、Q=3D、Q=46、当室内声场达到稳态后，声源立即停止发声，室内声能密度衰减到原来的多少，即声压级衰减多少分贝所需要的时间为混响时间定。（D）A、万分之一60B、千万分之一70C、十万分之一50D、百万分之一607、扩张室消声器扩张室的长度为L，利用内接管的方法将扩张室消声器的入口管和出口管分别插入扩张室内，可消除通过频率，当插入管长度等于多少时，可消除f=nc/2L中n为多少的通过频率.（A）A、L/2奇数B、L/2偶数C、L/4奇数D、L/3奇数8、在现实生活中，许多环境噪声属于非稳态噪声，可以用统计声级来表达噪声随机的起伏程度，描述噪声随时间的变化特性。统计声级中L10、L50、L90分别代表（B）A、中间值噪声、背景噪声、峰值噪声B、峰值噪声、中间值噪声、背景噪声C、峰值噪声、背景噪声、中间值噪声D、背景噪声、中间值噪声、峰值噪声三、简答题1、共振消声器的的消声机理是什么？如何改变共振消声器的消声性能？答：（6分）共振消声器实质上是共振吸声结构的一种应用，其基本原理基于亥姆霍兹共振器。管壁小孔中的空气柱类似活塞，具有一定的声质量，密闭空腔类似于空气弹簧，二者组成一个共振系统。当声波传至颈口时，在声压作用下空气柱产生振动，振动时的摩擦阻尼使一部分声能转换为热能耗散掉。当声波频率与共振腔固有频率相同时，便产生共振，空气柱振动速度达到最大值，此时消耗的声能最多，消声量也就最大。（3）(1)选定较大的K值(2)增加声阻（3）采取多节共振腔串联（3）2、什么是吻合效应？其危害如何？答：（6分）一定频率的声波以某一角度投射到墙板上，会激起构件的弯曲振动，如果入射声波的波长在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长相等时，墙板弯曲波振动的振幅会达到最大，这一现象称为：吻合效应（4）。其危害是：墙板向另一边辐射较强的声波，墙板的隔声量明显下降。（2）某企业厂界噪声超标，欲进行噪声治理，工作的基本程序如何？答（6分）噪声控制的基本程序为（1）调查声源及其污染状况，进行噪声测量，取得有关噪声的物理量数据，并进行数据处理，分析噪声的频率特性和时域特性（2）（2）根据声源及噪声所影响的环境，选择噪声允许标准（1）（3）根据降噪量和噪声的频谱特性，设计控制方案，采取控制措施（1）（4）进行工程评价，包括声质量评价、经济性、适应性评价，论证控制方案能否达标（1）（5）方案实施后，再进行测量，综合分析评价是否达到控制目标，否则应分析原因，重新设计，直至达到标准。（1）4、什么是阻性消声器的“高频失效”？如何避免该现象？答：（6分）对于一定截面积的气流通道，当入射声波的频率高至一定限度时，由于方向性很强而形成光束状传播，很少接触贴附的吸声材料，消声量明显下降，这一现象称为高频失效(3)。对于小风量的细管道，可选用直管式，对于较大风量的粗管道采用多通道式，在消声器管道中加装消声片或设计成片式、折板式等(3)5、多孔吸声材料的吸声机理如何？影响多孔吸声材料吸声性能的主要因素有哪些？答：（6分）多孔材料主要是依靠材料内部无数细小的互相贯通的孔洞吸声，当声波入射到这种材料的表面而入射到这些细小的孔隙内时要引起孔隙内空气运动，紧靠孔壁或纤维表面的空气因摩擦的粘滞阻力而不易运动，使声能转变微热能而消耗掉。（4）主要影响因素有：流阻、空隙率、结构因子、厚度、容重、背后空腔、表面钻孔（2）什么是气流再生噪声？其危害如何？答：（6分）对于一定截面积的气流通道，当入射声波的频率高至一定限度时，由于方向性很强而形成光束状传播，很少接触粘附的吸声材料，消声量明显下降，这一现象称为高频失效。（4）对于小风量的细管道，可采用直管式；对于风量较大的通道，采用多通道方式，可加装消声片。（2）7、为增大穿孔板共振吸声结构的吸声系数、提高吸声带宽，可以采取哪些措施？(5分)答：①组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小段频带，使总的吸声频带变宽；（1分）②在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材料距板的距离视空腔深度而定；（1分）③穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；（1分）④采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以改善频谱特性；（1分）⑤在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增加大孔颈摩擦。（1分）8、噪声控制的基本途径有哪些？（6分）（1）从声源上根治噪声（2分）（2）从传播途径上采取降噪措施（2分）（3）在接收点进行防护（2分）9、单节扩张室消声器的主要缺点是什么？改善扩张室消声器的消声频率特性的方法主要有哪些？（6分）单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多通过频率，在通过频率处的消声量为零。（2分）改善扩张室消声器的消声频率特性的方法一是在扩张室内插入内接管（2分）二是将多节扩张室串联（2分）10、抗性消声器的消声原理。常用的抗性消声器有哪几大类？（6分）抗性消声器主要是利用声抗的大小来消声,依靠管道截面的突变或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗的改变，而产生声波的反射、干涉现象,从而降低由消声器向外辐射的声能，达到消声的目的。（4分）主要有扩张室消声器（1分）共振消声器（1分）11、设计隔声罩时要注意哪些问题？（6分）(1)隔声罩应选用适当的材料和形状（有足够的隔声量）。（1分）(2)用刚性轻薄材料制作时，须在壁面上加筋，涂贴阻尼层，阻尼材料层厚度通常为罩壁的2～3倍。避免共振和吻合效应。（1分）(3)罩内须进行吸声处理（多孔或纤维状吸声材料），表面敷设护面层。（1分）(4)罩内所有缝隙应密封严实，管线周围应减振。（1分）(5)罩体与声源设备及其机座之间不能有刚性接触，与地面间应隔振处理。避免形成声桥。（1分）(6)便于操作、安装与检修，需要时可做成能拆卸的拼装结构。须考虑声源设备的通风、散热要求，通风口应安装有消声器，其消声量要与隔声罩的插入损失相匹配。（1分）12、某商场屋顶有两台冷却塔，西侧紧邻商场有居民，冷却塔噪声对居民造成污染，现需要进行噪声治理，请给出你的基本工作程序。（6分）答：（1）调查冷却塔的源强及其污染状况，进行噪声测量，取得有关噪声的物理量数据，并进行数据处理，分析噪声的频率特性和时域特性（2）（2）根据声源及噪声所影响的环境，选择噪声允许标准（1）（3）根据降噪量和噪声的频谱特性，设计控制方案，采取控制措施（1）（4）进行工程评价，包括声质量评价、经济性、适应性评价，论证控制方案能否达标（1）（5）控制措施实施后，再进行测量，综合分析评价是否达到控制目标，否则应重新设计，直至达到标准。（1）13、玻璃棉和矿渣棉等无机纤维可以加工成棉絮状或板状用于吸声处理，其吸声机理如何？影响该种材料吸声性能的主要因素有哪些？（6分）答：玻璃棉和矿渣棉等无机纤维为多孔材料，主要是依靠材料内部无数细小的互相贯通的孔洞吸声，当声波入射到这种材料的表面而入射到这些细小的孔隙内时要引起孔隙内空气运动，紧靠孔壁或纤维表面的空气因摩擦的粘滞阻力而不易运动，使声能转变微热能而消耗掉。（4）主要影响因素有：流阻、空隙率、结构因子、厚度、容重、背后空腔、表面钻孔（2）四.计算题1、A、B两台机器工作时，在P点测得声压级为80分贝，其中机器A停止工作后，机器B继续工作，在该点测得的声压级为76分贝，求机器A单独工作时在P点的声压级。(4分)解：（4分）解：已知LP=80，LPB=76（1）LPS=10lg(100.1×80-100.1×76)=77.8分贝（3）2、某厂房的两侧墙总面积为300m2，吸声系数为0.03，两端墙,贴有木纤维板,总面积为150米2，吸声系数为0.2，水泥地面面积和天花板面积均为300m2，吸声系数均为0.05，在房间地面中心有一台设备，发出90分贝的噪声，如作吸声处理，吸声材料距离噪声源至少多远才有效？（6分）解：（6分）解：房间平均吸声系数＝0.066（2）房间常数（2）指向性因子Q＝2自由场半径r＝（2）答：吸声材料至少离声源1.7m以外才有效。下图为某个房间的组合墙，其中一门和一窗的尺寸如图所示：墙、门、窗对1KHz声波的传声损失分别为50、35和30分贝，求此组合墙对该频率声波的平均隔声量TL。（5分）3.63.61210.85单位：米解：（5分）解：TL＝（1）（1）＝8.8*10-5（2）（1）4、有一台机器发出的噪声为80分贝，对其进行噪声治理，外加一隔声罩，要求治理后的噪声降为50分贝，罩的平均透射系数为2×10-4，试求要在该罩内壁衬贴吸声材料，该吸声材料的平均吸声系数取多大为合适？（5分）解：（5分）解：dB（2）（2）（1）某车间的长宽高尺寸为6m、5m、3m，有一台机器是该车间内的主要噪声源，发出的噪声为64分贝（看作1000赫兹的纯音）。测得现在的混响时间为1.1秒，要求用5厘米厚的超细玻璃棉（1000赫兹对应的吸声系数为0.48）作吸声处理，处理后，噪声不超过NR60，求：所需的玻璃棉的面积。（10分）解：（10分）解：（1）V=6*56*3=90m3S=(6*5+5*3+6*3)*2=126m2（1）T=0.161(2)(2)(2)(1)(1)6、飞机发动机的声功率级可达168dB，为保护人耳不受损伤，应使人耳处的声压级小于120dB，飞机起飞时，人应至少离跑道多远。（4分）解：（4分）解：已知Lp2=120Lp1=168r1=1（1）带入式Lp2=Lp1-20lg(r2/r1)（2）得120=168-20lgr2则r2=251m（1）7、某企业只在室外设有两台设备，在距离设备1米处测量，每台声功率级为90分贝，设备距离厂界100米，只在昼间工作，该企业厂界噪声应该达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中的2类区的标准，如果只考虑扩散引起的衰减，请问该企业昼间厂界噪声是否达标？（5分）解：两台设备声压级叠加：LP1=LP+10lgn=90+10lg2=93分贝（2分）设备噪声衰减到厂界声压级为：LP2=LP1—20lg(r2/r1)=93-20lg(100/1)=53分贝（2分）该企业厂界昼间标准应该达到60分贝，53分贝＜60分贝所以可以达标。（1分）8、某车间的体积为420m3,内总表面积为424m2，有一台机器放在车间地面中心，是该车间内的主要噪声源，发出的噪声为62分贝（看作1000赫兹纯音）。测得现在的混响时间为1.8秒，要求用1000Hz的吸声系数为0.5的吸声材料作吸声处理，求：经过吸声处理后，该车间的平均吸声系数提高到多少，才能满足噪声不超过NR55的要求。（10分）解：吸声降噪量：△LP=62-55=7分贝△LP=10lg(T1/T2)7=10lg(1.8/T2)T2=0.36因为混响时间T2=0.161V/(Sα2)则α2=0.161V/(ST2)=0.161*420(/424*0.36)=0.4439、2台机器各自工作时，在某点测得的振动加速度有效值分别为3.12×10-2m/s2和3.96×10-2m/s2，试求2台机器同时工作时的振动加速度级。（aref=1×10-5m/s2）（10分）方法1：解：2台机器同时工作时的振动加速度有效值为：ae=3.122La=20lg方法2：2台机器各自工作时，其振动加速度级分别为：La1=20lgLa2=20lg于是，2台机器同时工作时的振动加速度级为：La=10lg某车间在吸声处理前的房间常数为50米2，处理后提高为200米2，车间内有一无指向性噪声源，求吸声处理后距离该噪声源中心为1米处的减噪量。（5分）解：＝10＝－8.0（2）＝10log（）＝－10（2）D＝dB（1）某城市区域的每小时平均A声级随时间变化的实测结果如下：0点到凌晨7点为55分贝，7点到13点为70分贝，13点到18点为68分贝，18点到24点为60分贝，计算该区域24小时内的等效连续声级。（5分）解：leq=10log{}（3）=10log[]（2）=66.2dB（2）某厂房的两侧墙（抹灰粉刷面）总面积为300米2，两端墙（贴有木纤维板）总面积为150米2，水泥地面面积S300米2，顶棚（贴5厘米厚的聚胺脂泡沫塑料）面积300米2，以频率1000赫兹为例查得：抹灰粉刷墙的吸声系数为0.03，木纤维板的吸声系数为0.3，5厘米厚的聚胺脂泡沫塑料的吸声系数为0.62，水泥地面的吸声系数为0.02，求：该厂房对1000赫兹声音的总吸声量和平均吸声系数。（5分）解：A=A1+A2+A3+A4+A5=S1·α1+S2·α2+S3·α3+S4·α4=300×0.03+150×0.3+300×0.02+300×0.62=246（m2）（3）α=A/S=246/1050=0.23（2）有一间卧室的容积为90m3，内表面积为126m2，有一台空调室内机是卧室内的主要噪声源，该空调机发出的噪声为64分贝（看作1000赫兹纯音），影响住户的正常休息。计划用吸声材料进行吸声处理。处理前测得该卧室的混响时间为1.1秒，要求用的吸声材料的吸声系数为0.48，处理后，噪声不超过NR60，求：所需的吸声材料的面积。（15分）解：（1）V=6*56*3=90m3S=(6*5+5*3+6*3)*2=126m2（2）T=0.161(2)(2)(2)(2)(1)(1)五、论述题1、某企业厂界噪声超标，欲进行噪声治理，基本工作程序是什么？其中第一步必须作什么工作？阐述其重要性？噪声控制的基本程序为：（1）调查声源及其污染状况，进行噪声测量，取得有关噪声的物理量数据，并进行数据处理，分析噪声的频率特性和时域特性（2）根据声源及噪声所影响的环境，选择噪声允许标准（3）根据降噪量和噪声的频谱特性，设计控制方案，采取控制措施（4）进行工程评价，包括声质量评价、经济性、适应性评价，论证控制方案能否达标（5）控制措施是时候，再进行测量，综合分析评价是否达到控制目标，否则应重新设计，直至达到标准。第一步必须调查声源及其污染状况，进行噪声测量，取得有关噪声的物理量数据，并进行数据处理，分析噪声的频率特性和时域特性，对声源做频谱分析（2分）重要性：因为不同频率的声音，其特性不同，传播途径不同，采用的治理方法不同。（3分）振动污染及其控制填空题如果某个倍频程频带的下限频率为710赫兹，其上限频率为1420，其中心频率为1000赫兹。如果某个倍频程频带的上限频率为710赫兹，其中心频率为500赫兹。当激振力的频率与机械或构筑物的固有频率一致时，就会发生共振，振幅扩大，作用于基础的力增大。两个频率相近的简谐振动合成是所产生的振幅周期性变化现象，称为拍频现象。当激振力的频率与机械或构筑物的固有频率一致时，就会发生共振，振幅扩大，作用于基础的力增大。作用于匀质且广阔的地表面上一点的纯冲击波，假定波形传播时保持原状，则波动传递顺序依次为P波（纵波）、S波（横波）、R波（瑞利波）。在环境振动测量中，一般选用振动加速度级和振动级作为振动强度参数。选择题1、下列属于冲击振动的振动污染源是（D）A空压机B发电机C柴油机D打桩机2、作用于匀质且广阔的地表面上一点的纯冲击波，假定波形传播时保持原状，则波动传递顺序依次为（A）A.P波、S波、R波B.P波、R波、S波C.S波、R波、P波D.R波、P波、S波3、公害振动发生的主频率范围大约为（B）。A1-10HzB1-100HzC10-1000HzD100-10000Hz论述题1、根据下图，说明弹性减振的原理。（ζ为阻尼比，τ为振动传递系数，f为激振力的频率，f0为系统固有频率）（15分）振动传递系数τ：通过隔振元件传递的力Fτ与激振力F0的比值Fτ/F0(1)f＜＜f0的区域：τ接近于1，振动完全被传递，无减振效果。（3分）(2)0<f<2f0的区域:τ>1，传递力大于激振力，振动被放大，隔振系统设计失败，若增大阻尼，可使τ减小(3)f=f0的区域:τ最大，发生共振,防振设计中须极力避免这种状态。（3分）(4)f≈2f0的区域:τ≈1，τ与阻尼有无和阻尼的大小均无关，此时传递力与激振力相同(5)f>2f0的区域:τ<1，传递力小于激振力，有防振效果。频率越高，τ越小；阻尼越大，τ越大；ζ=0时，τ最小，防振效果最大，此即弹性减振的原理。四、计算题车间内有两台机器，2台机器各自工作时，在某点测得的振动加速度有效值分别为2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2，试求2台机器同时工作时的振动加速度级。解：2台机器同时工作时的振动加速度有效值为=求得2台机器同时工作时的振动加速度级为电磁辐射污染及其控制填空题电磁辐射防治的基本方法有屏蔽、接地、滤波等。电磁波能够穿入金属的深度常用趋肤深度（穿透深度）来表示，其大小和入射电磁波的频率、介质的磁导率和电导率有关。选择题1、我国的工频频率是（）赫兹，当交流电的频率达到（）赫兹以上时，其周围会形成高频率电场和磁场，即射频电磁场。（b）a、50104b、50105c、60104d、601052、电磁波能够穿入金属的深度常用趋肤深度来表示，其大小和哪个因素无关。（D）A.入射电磁波的频率B.介质的磁导率C.介质的电导率