《噪声污染控制工程》课程设计.doc

噪声污染控制工程课程设计噪声污染控制工程课程设计第一章任务书1.1设计目的与任务1.1.1课程设计是学生进行专业课学习的最后一个环节，是总结学生在校学习成果、培养高级工程技术人才基本训练的一个重要环节，是基础理论、基本知识的学习和基本技术训练的继续、深化和发展。课程设计着重培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的本领。因此，通过本设计应达到以下目的：总结和巩固在校所学专业课的知识，使之进一不步深化和系统化。初步学习如何在检索资料和调研基础上，根据实际情况制订设计方案。提高设计、计算、资料检索、文献阅读、编写设计说明书和计算机绘图能力。树立正确的设计思想和经济理念。培养学生精心设计、塌实细致、认真负责的工作作风。1.1.2本课程设计的基本要求课程设计的任务：噪声控制工艺设计。工作量：1周1.2设计任务与内容扬州某工作间采用风机换气，风机房内离心风机工作时的噪声量为120dB。柴油发电机散热通风量为65000立方米/小时，型号为DZ13-6低嗓音离心风机，流量为Q=62000m3/h，台数目2台，转速1200r/min。单台设备总重9600kg，被隔振机组固有频率f0=6Hz。国家规定，商业区三类夜间标准是55dB，工作间噪声低于85dB，即要求隔声量为60dB，工作间降低30dB。设计要求：A.方案选择合理B.参数选取与计算准确C.所选设备质优，可靠，易于操作D.图纸绘制达到施工图要求E.概算部分尽量准确，详细第二章文献综述2.1室内吸声减噪2.1.1吸声减噪由于混响声与直达声的共同作用，使得离开同一噪声源一定距离的接受点的声压级，在室内比室外要高出1015dB，如果在室内的顶棚和墙面上布置吸声材料，可使反射声减弱，噪声降低，这种方法称为吸声减噪。2.1.2室内声场声波在室内传播与在开阔空间中的传播室不一样的。因为声源在室内向各个方向辐射的声波会受到室壁的一次或多次反射，反射回来的声波与声源直接发出的声波相互交织在一起，叠加后形成复杂的室内声场。为了便与分析研究，常把复杂的室内声场分为两部分：一部分由声源直接到达听者的直达声所形成的声场称为直达声场；令一部分经过壁面一次或多次反射之后的反射声到达听着所形成的声场称为混响声场。2.1.3混响室为了得到理想的扩散声场、自由声场。可以建造专门的声学实验室，最常见的有混响室和消音室。通常将具有接近完全扩散声场的实验室称为混响室。在混响室中可以测声源的声功率级、材料的吸声系数和隔层的投射损失等。一般对混响室的设计要求是：(1)为了使室扩散声场接近理想的扩撒声场，混响室的墙壁、顶和地面都要由吸声系数小的材料铺盖，使声波绝大部分返回房间内。一般推荐平均吸声系数不超过0.06.(2)房间的体积V对声场的扩散影响很多。国际标准化组织(ISO)规定标准混响室体积为200 10%。目前已兴建的混响室体积一般在100至500；(3)混响室的形状一般采用长方形，因正方形会影响简正振动模式的数量，从而降低声场的扩散程度。建议长方形房间的边长成一定比例。式扩散转扇等。(4)为了得到良好的混响声场，在室内可以不知扩散体，如在墙面上固定扩散元件，或悬挂弧形扩散板，或安装可动(5)混响室的墙壁一般都较厚实，必要时可作隔声隔振处理。2.1.4吸声材料吸声材料按物理性能和吸声性能方式可以分为多孔吸声材料和共振吸声材料两大类。前者以吸收高、中频率声音为主，后者主要吸收低、中频率声音。吸声材料的性能：声波入射到任何物体的界面时，或多或少都会有一部分声能进入该物体，并能吸收掉一部分。当声波入射到抹灰的墙或混凝土等刚性壁面时，大部分声能都会被反射回来。当声波入射到一些多孔、透气或纤维性的材料时，声波则会进入材料从而引起材料空隙中的空气和纤维发生振动，由于摩擦和粘滞阻力以及纤维的导热性能，一部分声能转化为热能而耗散掉，所以材料有吸声性。2.1.5吸声结构采用吸声结构，能够获得效好的低频吸声效果，弥补多孔材料在低频时吸声性能的不足。常用的吸声结构有：薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构、微穿孔板吸声结构以及空间吸声体等。2.2隔声技术所谓隔声就是用围护结构将声音限制在一定范围内，或者在声波传播的途径上用屏蔽物将它遮挡住一部分的方法。隔声分为两大类：一类是隔绝空气声；另一类是隔绝固体声。2.2.1隔振的基本方法在震源和结构之间装设隔振装置。如在机械设备与基础之间装有隔振器或隔振垫层，用弹性连接代替刚性连接，从此来减少震源的振动能量向基础传递，或者当基础振动时，免与安置其上的机械设备(或精密仪器等)受基础设备的干扰，在机器设备下面安设隔振器。前者一般称为积极隔振，后者称为消极隔振。二者的概念虽然不同，但控制的方法都是通过设备和低级之间装设隔振装置(隔振器)来实现的。2.2.2隔声基本原理假设一层均匀各向同性的固体介质在空间中无限延伸，将大气分成左右两部分，平面声波从左到右传播、传播方向垂直于介质层。声波穿透介质层必须通过两个界面，一个是从空气到固体的界面，另一个是从固体到空气的界面。由于界面特性阻抗的骤然变化，声波将产生两次反射，所以透射过介质的声波就会很微弱。2.2.3隔声室隔声室是防止外界噪声侵入，使隔声室内局部空间保持一定安静程度的小室或房间。A.隔声门除了要求隔声门保证足够的隔声量外，还应保证门的开启机构灵活方便。为满足这一条件，隔声门常采用多层轻隔声结构。隔声门的隔声性能主要取决于接缝处的密封情况。在缝隙处必须垫衬可压缩的乳胶条、橡皮管、或毛毡、泡沫塑料等，以减少声透射，提高隔声量。为了加强门框与门扇间的密合性，除了采用特殊的铲口外，还必须使用能将门扇和门框压合在一起的加压关闭装置。隔声要求较高的门，常采用双层门隔声结构，两层门之间装上经吸声处理的声闸，这种隔声门一般能隔声40dB以上。B.隔声窗一般隔声室的隔声窗多为观察窗，常常是固定的。为提高窗的隔声量常采用双层玻璃或三层玻璃窗。设计隔声窗要注意以下几点：a为了消除高频吻合效应的影响，多层窗最好才哟不管厚度不一样的玻璃窗b多层窗玻璃板间要有较大的空气层，并做好吸声处理c多层窗的玻璃板间要有一定倾斜度才能消除驻波d玻璃窗的密封要严，在边缘处采用橡胶或毛毡条压紧，这不仅能够起到封闭作用，还能起到有效阻尼作用，减少玻璃板受声激振透声2.3消声器2.3.1消声器的种类按消声原理和用途，可以分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、喷注耗散型消声器等。2.3.2消声器设计的基本要求作为一个性能优良的消声器，一般要求具备以下两个条件：1.具有良好的消声性能，即要求消声器具有较好的消声频率特性，在所需要的消声频率范围内又足够大的消声量。2.具有良好的空气动力性能，要求消声器对气流阻力要小。2.3.3消声器性能的评价评价消声器的性能，应同时考虑声学性能、空气动力性能和结构性能三个方面。A声学性能消声器的声学性能包括消声量大小和消声频率范围宽窄这两个方面。设计消声器应根据声源特点，使在所需要消声的频率范围内有足够大的消声量。否则，消声器的消声频率范围尽管较宽，消声量也较大，如果恰好在所要消声的频率上消声效果不好，也往往得不到预想的结果。消声器的声学性能用消声量来表征。B空气动力性能消声器的空气动力性能是评价消声性能好坏的另一项重要指标。是指消声器对气流阻力的大小。也就是指安装消声器后输气是否通畅。消声器的空气动力性能通常用阻力系数或阻力损失来表示。阻力系数是指消声器安装前后的全压差与全压之比，能全面的反映消声器的空气动力性能。消声器结构性能是指它的外形尺寸、坚固程度、维护要求、使用寿命等，它是评价消声器性能的一项指标。好的消声器除了应有好的声学性能和空气动力性能之外；还应该具体体积小、重量轻、结构简单、造型美观、加工方便、同时要有坚固耐用、使用寿命长、维护简单和造价便宜等特点。2.4隔振2.4.1隔振的分类机械设备产生的噪声有两种传播方式：一种是以空气为介质向外传播，称为空气传声；另一种是声源直接激发固体构件振动，这种振动以弹簧性的形式在基础、地板、墙壁中传播，并在传播过程中向外传辐射噪声，称为固体声。控制固体声的一个重要方法是隔振。从噪声控制角度研究隔振，并不涉及强度的计算；只是研究如何降低固体声及空气声。就是将振源与基础或其他物体的近刚性连接改成刚性连接，以防止或减弱振动能量的传播，从而达到减低噪声的目的。2.4.2隔振原理隔振，就是将振动源与地基等的刚性连接改成弹性连接，以隔绝或减弱振动能量的传递，从而实现减振降噪的目的2.4.3隔振装置的设计A.钢弹簧减振器钢弹簧减振器是最常用的一种隔振器，它可以分为螺旋弹簧隔振器和板条式钢板隔振器两种。设计弹簧应求出如下六个参数：弹簧丝直径d弹簧圈的平均直径D弹簧的工作圈数n弹簧的全部圈数n1弹簧在自由状态下的高度h卷制弹簧所需要的弹簧丝长度l第三章控制方案的选择与确定3.1控制方案总体介绍在传播途径上控制通风机噪声的方法1在通风机出气口管道上安装消声器在通风机噪声中，进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大，所以控制通风机噪声，首先应将这部分噪声降下来。在通风机进、出气口安装消声器是抑制通风机噪声的最有效措施。2通风机机组加装隔声罩通风机进、出气口安装消声器可以消减空气动力性噪声，即把通风机最强部分的噪声消除掉。但是，如果现场对降噪的要求较高，通风机的机壳、电动机、基础振动等部位辐射的噪声也需要控制时，那就得采取综合治理措施。最常用也是最有效的措施是加装通风机机组隔声罩。3采取改造通风机机房的综合治理措施如果有专门的通风机机房，则可结合现场情况采取将通风机机房改造成单间的降噪方法，即把通风机机组封闭在通风机机房内使其噪声传不出去，这样机房的噪声虽大，但外界噪声则小多了。密封的通风机机房上要安装进气口消声器，以供通风机吸气和电动机、机壳等散热之需要。在通风机出气管路上也可再装一个消声器一减弱通风机出气噪声。3.2控制方案具体介绍1.首先，在室内声场方面。在整个机房的壁面采取使用吸声材料的方法。在整个风机房的壁面距离墙5厘米处加装厚度为1.3厘米，190kg/m3的甘蔗板，内填3毫米厚20kg/m3超细玻璃棉，对125频率下的噪声吸声系数达到0.46。2.第二，在隔声技术方面。为了保证足够的隔声量，必须把门和窗户都设计成隔声门和隔声窗。隔声门采取多层轻隔声结构，设计为2000mm1000mm80mm。加装1mm铝板，3mm沥青石棉漆，1mm镀锌铁皮，70mm容重为20kg/m3的超细玻璃棉，为了加墙门扇与门框的密合性，在门和边框之间橡皮密封，并用麻绒密封填塞水泥沙浆勾缝。隔声窗采取2层结构，因为性质定为观察窗，设计为固定的。隔声窗设计成12001200的规格。为了消除吻合效应的影响，2层窗户分别选用4mm和5mm厚的普通玻璃。两层玻璃间设计一定的倾斜度以消除驻波，之间设定一定程度的空气层，上部为100mm，下部为200mm。在玻璃与木条和窗框之间，塞入软胶条，这样能祈起到密封作用，同时还能起有效阻尼作用，减少玻璃板受声激振透声。3.在消声器方面，设计2种消声器。一种是为有效控制低频的抗性消声器，另一种为阻性-共振-扩张式复合式消声器。抗性消声器主要用在风机进风管和排风管，根据风机规格设计成20001000800。外壳采用=2外壳阻-共-扩复合式消声器主要用在风机房通风管到上，设计规格。4.由于风机对楼层本身也具有一定的振动性，从而传播噪声，因此在风机底部采取填加一层木版以增加风机与楼板间的距离，起到隔振的作用，并在木版与楼板间加入钢弹簧减振器。木版采用50mm厚普通木板，钢弹簧器采取TJ1-3A规格的螺旋隔振器。第四章计算说明书4.1隔声墙的选择与隔声量的计算柴油发电机散热通风量为65000立方米/小时三类夜间标准Lp=55dB所以要求隔声量为TL=120-55=65dB根据环境工程设计手册选硅酸盐砌块墙200(抹灰)而密度ml=450kg/m2然后在外层再设一面墙，形成双层墙结构，选取砖墙490(抹灰)而密度m2=833kg/m2砖墙和加气混凝土墙构成双层结构T2=161g(m1+m2)+8+R=161g(450+833)+8+R=65.7dB根据环境工程设计手册可查得L=4cm，空气隔声量为8dB，附加隔声量R(dB)即R=8dB所以TL=65.7dB 65dB符号要求为使墙体能吸收更多噪声，在墙体与加气混凝土墙间嵌超小细玻璃棉音，然后在加气混凝土墙双面喷浆，并用穿孔率为30%m铝格网护面，增强墙体低频的戏声系数。4.2隔声门的选择与隔声量的计算选多层复合门所以平均隔声量TL=44.5dB定门的尺寸为1000802000隔声门的平均隔声量的计算TL间=10lgsi/si10exp(-0.1TLi)=39dB工作间噪声120-39=81dB满足标准：工作间噪声85dB TL门=44.5dB TL间=120-39-44.5=36.5 55dB所以满足要求4.3隔声窗的选择与隔声量的计算选5mm厚玻璃固定窗，软胶条封边，空腔100mm所以平均隔声量为TL=28.8dB定窗的尺寸为12002001200 4.4设计消声器的尺寸及其消声量初步设计扩张室-阻-共-扩复合式消声器，其设计消声量65dB 40dB 4.4.1单腔扩张室消声器计算设定消声器扩张比m=20 L=(2n+1)/4令f1=150HZ L=340/(4150)=0.57m K11=2f/c(360/2)0.57=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=17.9dB F2=300HZ L=340/(4300)=0.28m K12=2f/c(360/2)0.28=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=12.79dB F3=450HZ L=340/(4450)=0.19m K13=2f/c(360/2)0.19=900 TL=10lg1+0.25(m-1/m)2sin2KL=9.8dB所以平均消声量为(17.9+12.79+9.8)/3=13.5dB消声器的有效长度L=0.57+0.28+0.19=1.04mm=s1/s2=d22/d12d2=d1sqrt(20)=0.24.24=0.894m=894mm验算上下限截止频率上限fn=1.22c/d=1.22340/0.894=464HZ下限：连接管截面积S1=1/4(0.2)2=0.0314 m2连接管长度为L=5-2.0-1.04=1.9m V1=K111/4(d2)2-3/4K111/4(dl)2=0.60m3 fW1=c/sqrt(s1/2V1L1)=340/3.14sqrt0.0314/(20.3092.25)=12.51HZ同理V1=V2=V3,fW1=fW2=fW3=12.51HZ由于f1，f2，f3都在上下限截止范围之内都属于要求所以确定前段扩张式消声器的扩张比为20，长L为1.04m平均消声量为13.5dB 4.4.2阻-共-扩复合式消声器的计算经查噪声控制，得消声量计算公式为L=2()1/a其中L为消声量的有效长度，a为每个通道的宽度，假定消声片由密度为20kg/m2，厚度为15mm超细玻璃棉组成另a=200倍频程中心频率/HZ 12525050010002000材料吸声系统()0.500.800.850.850.86消声系数()0.751.01.11.21.3 L3.072.31.801.921.77说明：L=La/2()代入数据得L1=50.2/20.75=0.67m同理：L2=0.5m L3=0.45m L4=0.42m L5=0.38m按最大值，即取L=0.67m在扩张室空腔中插入两消声片，宽度为扩张室直径d2=600mm当量直径d=(0.85+0.67)/2=0.76m所以高频失效频率f2=1.85c/d=1.85340/0.76=828HZ所以设计扩张室-阻-共-扩复合式消声器的尺寸为10401500600 4.5风机的通风量验算型号为DZ13-6低嗓音离心风机流量为Q=62000m3/h选用2台Q总60000m3/h满足要求4.6设计进风消声器要求消声器的消声量为120-55=65dB消声器的极限流速为11m/s则开口截面面积A=62000/360011=3.13m2设计消声器的尺填密度为20kg/m3，厚度为15cm的超细玻璃棉令a=80mm倍频程中心频率/HZ 12525050010002000材料吸声系统()0.500.800.850.850.86消声系数()0.751.01.11.21.3 L432.732.52.31说明L=La/2()代入数据得L1=650.1/20.75=2.33m同理L2=650.1/21.0=6.5m L3=650.1/21.1=2.95m L4=650.1/21.3=2.5m因为所取的L=4.5 2.33m满足当量直径d=(0.08+4)/2=2.04m高频失效频率fl=1.85c/d=308.33 HZ 4.7设计排风消声器要求消声器的消声量为120-55=65dB消声器的极限流速为11m/s则开口截面面积A=62000/360011=3.13m2设计消声器的尺寸15001000