物理性污染课程设计

课程设计课程设计 综合实验综合实验 报告报告 2011 2012 年度第 1 学期 名 称 物理性污染控制工程 题 目 风机降噪装置的设计 院 系 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 设计周数 成 绩 一 课程设计的目的与要求一 课程设计的目的与要求 课程设计是一个不可或缺的专业实践教学环节 它不仅可以补充和深化教学内容 而 且是引导学生理论联系实际 培养学生的 工程 思想 提高学生的综合素质的途径 通 过物理性污染控制工程课程设计 进一步消化和巩固本门课程所学内容 并使所学的知识 系统化 培养学生运用所学理论知识进行物理性污染控制工程设计的初步能力 通过设计 了解物理性污染控制工程中噪声污染 振动污染 电磁辐射污染等的设计的内容 方法和 步骤 培养学生确定物理性污染控制系统的设计方案 设计计算 工程制图 使用技术资 料 编写设计说明书的能力 二 设计正文二 设计正文 实验室通风系统配有风机一台 风机流量 5712 10652m3 h 风机叶片数为 10 风机进 气口和排气口尺寸均为 300mm 风机外形尺寸为 880 380 730mm 转速 800r min 风 机与其同轴的电机总重量为 1500Kg 经实测 风机 电机近声场噪声频谱如下表所示 根 据我国工业企业设计卫生标准 GBZ 1 2002 的规定 工业企业的生产车间和实验室等作业 场所的噪声标准为 80dB A 震动降低 15dB 电磁辐射也超出了国家标准 为了改善实验 室工作环境 本人将对该风机进行物理性控制工程设计 设计依据 1 工业企业噪声控制设计规范 GBJ 87 85 2 工业企业设计卫生标准 GBZ 1 2002 设计方案简述 根据噪声测试和声源分析 主要噪声为风机 电机运转的振动和进气 口气流搅动引起 声源位置位于建筑物内实验室房间 主要影响范围为房间内以及相邻区 域的工作 流动人员 设施在隔声 减振上并未采取有效措施 根据 GBZ 1 2002 标准允 许限制为 80dB A 振动级也超出 15dB 可采取建造隔声罩 加装减振设施 进风口消 声改造 构建接地辐射的方法达到目的 第一步第一步改造机器主体与地面连接区域 进行隔振设计 设计标准参照工业企业噪声控 制设计规范 GBJ 87 85 机器的扰动频率易得 为转速 60 即 13 3Hz 由于风机和电机必须同轴运转 改造将 设备固定在台座上 预计总质量为 2400kg 左右 其中螺丝位置均使用橡胶垫片 底座设置 6 个橡胶减振器 平均载荷为 400kg 查询市场现有的橡胶减振器产品 构件见附录 按照 机器的尺寸等现场实际因素灵活选用 底座可选用 JGD 3 5 M 18 型 固有频率 5 5 10Hz 刚性 210kg cm 最佳载荷 400kg 设计参见附录 第二步第二步加装隔声罩 依据表 1 数据进行频谱分析 主要偏高的声压级出现在 63 4000Hz 段 故可以针对此段进行相应的材料选择和设计 依据 GBJ 87 85 第 4 3 1 条隔声结构的设计 应首先收集隔声构件固有隔声量的实测 数据 单层均质构件 墙与楼板 的固有隔声量 可按质量定律的经验公式进行估算 选 用单层隔声构件 应防止吻合效应的影响 需要以较轻重量获得较高隔声量 如超过 30dB 时 隔声结构可选用复合结构 设计计算见表 2 表 1 风机 电机近声场噪声频谱测量结果 倍频带中心频率 Hz 31 5631252505001000200040008000 频带声压级 dB 55 58498 578 5951051029855 按照 GBJ 87 85 4 2 1 要求 按以下步骤进行 1 由声源特性和受声点的声学环境估算受声点的各倍频带声压级 总 A 声级计算依据查声压级加计权值表 以及公式 式中 计权后总的 A 声级 dB A 总p L 各频段 A 计权后声压级 dB A pi L 2 确定受声点各倍频带的允许声压级 GBZ 1 2002 规定值为 80dB A 则所需噪声评价数按照公式计算 式中 NR 噪声评价数 A 声级 dB A A L 依据噪声评价数 NR 曲线查询 NR70 曲线或依据公式计算各频带允许声压级 式中 各中心频率下 NR 数对应的声压级 dB p L a b 各中心频率对应的系数 其值查阅表 3 NR 噪声评价数 3 设计各倍频带的需要隔声量 依据 GBJ 87 85 4 2 4 按下式进行 式中 R 各倍频带的需要隔声量 dB 受声点各倍频带的声压级 dB P L 受声点各倍频带的允许声压级 dB Pa L n 1i 1 0 p pi 10lg10 L L 总 5 A LNR NRbaLP 5 PaP LLR 降噪量依据公式 式中 降噪量 P L 受声点各倍频带的声压级 dB P L 受声点各倍频带的允许声压级 dB Pa L 4 根据计算结果选择适当的隔声结构与构件 表 2 隔声罩设计表 项目A 声级31 563125250500100020004000 测量实际声压 级 108 155 58498 578 59510510298 NR7575757575757575 a35 522 012 04 80 3 5 6 1 b0 7900 8700 9300 9741 0001 0151 025 降噪要求8094 7587 2581 7577 857572 62570 775 降噪量 k 331 114 2520 153332 37530 225 内吸声系数 超细玻璃棉 0 250 60 850 870 870 87 附加隔声值 6 2 2 0 7 0 6 0 6 0 6 部件应有隔声 量 16 2522 153535 37532 225 隔声罩固有隔 声量 2124 531 735 53942 7 实际隔声量18 53134 938 442 1 隔声罩外实际 声压级 806470 163 655 9 A 计权衰减 39 4 26 2 16 1 8 6 3 201 21 计权后声压级63 960 870 164 856 9 总声压级71 69 材料内吸声系数 隔声附加值 因有隔声量由查阅相关材料参数得出 实际隔声量计算由经验性固有隔声量 附加隔声值得出 35 2 kkkLLL PaPP 计算中取 依据计算所需隔声量 按照 GBJ 87 85 第 4 1 2 条 A 声级降噪量为 34 4dB A 隔 声罩结构形式宜为固定密封型 风机外形尺寸为 设计长方体外部测量 mm730380880 mm100013001300 在进风口与出风口各切割 300 圆形通道供使用 隔声罩主体使用钢板 厚度 3mm 面质量 23 55kg m 制成 内部均匀布满超细玻璃 棉 密度 20kg m 厚度 100mm 以穿孔薄板 具备一定的韧性 压实固定厚度 10mm 其 中未切割圆洞的一面作为活动可拆卸面 不进行焊接 接缝以橡胶压合密封 再机械固定 在主体上 方便日后维护 进出风口语管道接触位置使用橡胶材料铺垫密封 风机与出风 管之间用避振喉进行桥接 减少隔声损失 进出风口使用消声器连接改造 使局部噪声传 出减至最低 隔声罩接地边缘区域密封固定 设计验算 计算后隔声后总声压级为 71 69dB A 符合了 80dB A 的允许要求 第三步第三步外接消声构件设计依据 GBJ 87 85 第 5 2 2 条要求 需要消声的空气动力机械 或系统 的噪声级 以及 63 8000Hz 八个倍频带的声压级 数据引用表一 降噪标准为 NR75 曲线 进气口噪声 降噪要求 消声器应都有消声量计算参照隔声罩 计算 计算见表 3 阻性消声器的消声量参照 GBJ 87 85 第 5 3 1 条阻性计算公式 不使用赛宾公式 式中 消声器内无气流情况 即静态 下的消声量 dB D 消声系数 由驻波管法吸声系数决定 可查得 0 a 0 a 消声器通道内吸声材料的饰面周长 m P 消声器通道有效截面积 m S 其中依据以下公式计算 0 a 式中 材料吸声系数a 上限失效频率依据以下公式计算 式中 声速 m s c 消声器通道的当量直径 D a a a 11 11 34 4 0 Hz D c f67 209685 1 上 SPIaD 0 当频率高于失效频率时 每增高一个倍频带 消声量约下降 1 3 按下式估算 式中 高于失效频率的某倍频程的消声量 dB L 失效频率处的消声量 dB L 高于失效频率的倍频程频带数 n 最高空气流速 计算得 必须使用护面结构 防止吸声材料吹跑 根据查smv 42 阅宜使用穿孔金属板 玻璃布 多孔材料的结构方案 阻性消声器长度 2m 吸声多孔材料使用矿渣棉 密度 150kg m 厚度 80mm 外部使 用 2mm 厚钢管 保证消声为沿管道传播 外径 460mm 内径 300mm 如果直接购买可采用 ZHZ 同型 300mm 消声器 表 3 进气口阻性消声器设计表 项目A 声级631252505001000200040008000 进气口噪声108 18498 578 5951051029855 NR7575757575757575 a35 522124 80 3 5 6 1 8 b0 790 870 930 97411 0151 0251 03 降噪要求8094 7587 2581 7577 857572 62570 77569 25 消声器应有消 声量 10 7511 25 3 2517 153029 37527 225 14 25 周长与截面积13 313 313 313 313 313 313 313 3 材料的 a0 300 840 930 780 930 940 94 1 a0 700 160 070 220 070 060 06 消声系数0 385972 523971 568612 523972 63217 消声器所需长 度 2 1915300 5108911 4379860 8750680 777682 1M 消声量5 13340033 5688020 8625133 5688235 00788 考虑上限失效 后 5 13340033 5688020 8625133 5688223 33859 阻性设计消声 量 10 2668067 1376041 7250267 1376446 67718 L n L 3 3 对照计算数据 使用 2m 长的阻性消声器 确认 125Hz 消声未能达到目标值 剩余的理 论降噪量为 0 98dB 此处按 1dB 计算 需针对此频率加装单腔共振消声器 单腔共振消声器的消声量计算依据以下 确定气流通道内径为 300mm 截面积 依据倍频带公式 2 07069 0 mS 得出 K 0 36 再依据以下公式 式中 共振吸收频率 Hz r f 声速 m s c 空腔体积 m V 传导率 G 式中 气流通道的截面积 m S 空腔体积 m V 传导率 G 得出 11751 0 G 3 022045 0 mV 确定设计方案为与原管道同轴的圆筒型共振腔 内径为 300mm 外径为 600mm 则共振 腔的长度 选用 2mm 厚的钢板 孔径为 50mm 依据以下公式求得开孔数 ml11 0 式中 小孔数量 n 孔径截面积 m 0 S 小孔直径 m d 小孔颈长 m t 得出 所以需要在此段上均匀开孔 9 个 9 n V Gc fr 2 S GV K 2 dt nS G O 8 0 21lg 10 2 KLR 验算 按以下公式进行计算上限频率 得 可见 在所需消声范围内不会出现高频失效 Hzf 3 691 而且共振频率的波长有以下计算 得 其 1 3 长度为 0 91m 以上涉及满足共振消声器的最大几何尺寸小于m r 72 2 共振波长的 1 3 符合要求 设计见附表 第四步对隔声罩进行进一步改造 使用接地技术改变隔声罩的电磁特性 三 课程设计总结或结论三 课程设计总结或结论 本次课程设计是针对风机的环境噪声污染采取各种降噪减振措施以使环境噪声等级优 化达标 在设计过程中 运用老师上课所授知识 自己也努力查阅各方面论文 查阅国家 相关条文规定 体会到了真实的工程设计中仅仅在理论上的困难 需要大量的数据和理论 来进行支持 各方面的计算和说明都需要有了的印证 这种查阅收集资料的过程也很大程 度上拓展了我的事业 在翻阅很多期刊 很多条例的过程中 看到了更多的这方面的设计 各种没在书本中学过的结构 各种产品的选择方法 设计中我也多次请教老师 对于不懂 的问题通过老师的解答我更加深刻的明白了一些理论在实践中的运用 更好的吸收了理论