物理性污染课程设计.docx
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物理性污染课程设计.docx
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物理性污染课程设计
前言
《物理性污染控制工程》是高等学校环境工程专业的主要专业课程之一,为促进学生掌握噪声治理工程的理论和技术,具备噪声治理工程的设计能力和综合利用相关专业知识的能力,本课程在完成课堂理论教学的同时开设课程设计一周。
通过课程设计使学生了解噪声治理工程设计的基本知识和原则,使学生的基本技能得到训练。
实习是大学生锻炼动手能力的重要环节,是毕业生走向工作岗位前必要的认知。
噪声控制器件的大合集与应用,通过现场教学、实习等实践性教学环节,奠定一定的理论和实践基础,培养学生对噪声设备的研制方法、试验过程、推广应用等方面的初步能力。
通过课程设计实习,使学生学习和了解噪声设备各种标准及运行原理,培养学生树立理论联系实际的工作作风,以及生产现场中将科学的理论知识加以验证、深化、巩固和充实。
并培养学生进行调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力,为后继专业课的学习、课程设计打下了坚实的基础。
第一章课程设计任务书
一、设计题目
某空压机房降噪系统设计
二、设计目的
1、巩固所学专业理论知识,强化实践技能训练;
2、熟悉基础资料的收集方法及设计方案可行性论证;
3、初步掌握噪声污染控制设计的内容、程序和基本方法;
4、运用专业理论知识,解决噪声污染控制工程实际问题。
三、设计资料
某工厂空压机房设有2台空压机,位于地面中央,距噪声源2m,测得的各频带声压级如下表所示。
各频带声压级
倍频带中心频率(HZ)
63
125
250
500
1000
2000
4000
声压级(dB)
89
91
94
96
95
92
94
该空压机房尺寸为:
长10m,宽6m,高4m。
房间壁面为混凝土墙面。
试采取有效措施对车间噪声进行设计控制,达到国家《工业企业设计卫生标准》(GBZ1---2002)的要求。
四、完成成果
1、设计说明书、计算书一份。
2、相关控制设备的结构示意图
第二章课程设计计算书
一、噪声控制的一般原则
(1)科学性:
声源类型、特性、频谱明确、技术措施搭配得当、有针对性;
(2)先进性:
技术措施可靠、有效、经济,可实施性和无妨碍性好;
(3)经济性:
价格便宜、耐久实用、美观大方,易于安装维护。
噪声控制一般从三个方面来考虑:
噪声源的控制,传播途径的控制,接受者的防护。
二、噪声控制的基本工作程序
噪声控制的一般程序如下:
(1)调查、测试噪声污染情况。
在确定噪声控制方案之前,应到噪声污染的现场,调查主要噪声及产生噪声的原因。
(2)确定减噪量。
把现场测得噪声数据与噪声标准进行比较,确定所需降低噪声的数值。
(3)确定噪声控制方案。
(4)降噪效果的鉴定与评价。
在实施噪声控制后,应及时进行噪声效果的技术鉴定或工程验收工作,如未达到预期效果,应及时查找原因。
三、常用噪声控制措施与应用范围
措施种类
降噪原理
应用范围
减噪效果/dB(A)
吸声
利用吸声材料或结构,降低厂房、室内反射声,如悬挂吸声体
车间内噪声设备多且分散
4—12
隔声
利用隔声结构,将噪声源和接收点隔开,常用的有隔声罩、隔声间和隔声屏
车间工人多,噪声设备少,用隔声罩,反之,隔声间;两者均不行,用隔声屏
10—40
消声器
利用阻性、抗性、小孔喷注和多空扩散等原理,减消气流噪声
气动设备的空气动力性噪声,各类防空排气噪声
15—40
隔振
把具有振动的设备,原与地板刚性接触改为弹性接触,隔绝固体声传播,如隔振基础、隔振器
设备振动厉害,固体传播远,干扰居民
5—25
减振(阻尼)
利用内摩擦、耗能大的阻尼材料,涂抹在振动构件表面,减少振动
机械设备外壳、管道振动噪声严重
5—15
四、设计计算
(1)面积计算:
S地=S天=10×6=60m2
S墙1=S墙3=24m2
S墙2=S墙4=40m2
(2)体积:
V=10×6×4=240m3
(3)NR曲线的确定
有两种方法:
1)
式中Lp—各中心频率下NR数对应的声压级,dB;
a、b—各中心频率对应的系数,其值见表2-1
倍频带中心频率(HZ)
a
b
63
35.5
0.790
125
22.0
0.870
250
12.0
0.930
500
4.8
0.974
1000
0
1.000
2000
-3.5
1.015
4000
-6.1
1.025
各个频带相应的NR是:
1、NR1=
=67.72、NR2=
3、NR3
4、NR4
5、NR5
6、NR6
7、NR7
2)同时通过查标准可得工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时,噪声声级卫生限值为85dB(A)。
根据公式LA=NR+5及降噪范围,综合考虑选取NR-85这条曲线。
(4)混凝土墙面吸声系数
房间内表面为混凝土面,查表可知混凝土的吸声系数如下表:
混凝土/
f/HZ
125
250
500
1000
2000
4000
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.02
由上表可求得:
室内平均吸声系数
=(0.01×3+0.02×3)/6=0.015
(5)
①由已知得房间不同频率下测量的声压级Lp。
②由参考书上的NR曲线可得对应的NR数,从而可得房间允许的声压级值。
③由①-②可得不同频率下的ΔLp。
④由ΔLp、
,代入公式可得处理后不同频率下的平均吸声系数
。
⑤室内平均吸声系数
=0.015
代入得临界半径rc=1/4(Q×R/π)^1/2
=1/4
=0.39m<2m,
所以,该房间的声场是混响声。
以上计算得到的数据如下表所示:
次序
项目
倍频程中心频率(HZ)
说明
63
125
250
500
1000
2000
4000
1
距噪声源2m处倍频程声压级(dB)
89
91
94
96
95
92
94
测量
2
噪声容许值(dB)
101
95
91
87
85
83
81
设计目标
3
需要减噪量
—
—
3
9
10
9
13
1-2
4
处理前平均吸声系数
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.02
查表
5
所需平均吸声系数
0.01
0.01
0.020
0.079
0.200
0.159
0.399
=
×
10^0.1ΔLp
五、材料的选择及计算
(1)吸取声降噪的设计原则
1、先对声源进行隔声、消声等处理,如改进设备、加隔声罩、消声器或建隔声墙、隔声间等。
2、当房间内平均吸声系数很小时,采取吸声处理才能达到预期效果。
单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小,所需降噪量较高,宜对天花板、墙面同时作吸声处理;车间面积较大,宜采用空间吸声体、平顶吸声处理;声源集中在局部区域时,宜采用局部吸声处理,同时设置隔声屏障;噪声源较多且较分散的生产车间宜作吸声处理。
3、在靠近声源直达声占支配地位的场所,采取吸声处理,不能达到理想的降噪效果。
4、通常吸声处理只能取得4~12dB的降噪效果。
5、若噪声高频成分很强,可选用多孔吸声材料;若中、低频成分很强,可选用薄板共振吸声结构或穿孔板共振吸声结构;若噪声中各个频率成分都很强,可选用复合穿孔板或微穿孔板吸声结构。
通常要把几种方法结合,才能达到最好的吸声效果。
6、选择吸声材料或结构,必须考虑防火、防潮、防腐蚀、防尘等工艺要求。
7、选择吸声处理方式,必须兼顾通风、采光、照明及装修、施工、安装的方便因素,还要考虑省工、省料等经济因素。
(2)选材
可知该房间的中、低频成分很强,所以可选用穿孔板吸声结构,其空腔内填加矿渣棉。
矿渣棉的优点是质轻、防蛀、防火、耐高温、耐腐蚀,吸声性能好。
穿孔板吸声结构吸声系数如下表:
共振五合板
构造
各频率下的吸声系数
125HZ
250HZ
500HZ
1000HZ
2000HZ
4000HZ
孔径5mm
孔距25mm
空腔100mm
内填矿渣棉8kg/m3
0.20
0.99
0.61
0.32
0.23
0.59
设:
需安装材料面积为S材,则
〔S材
+(248-S材)×
〕/248>=
1)当f=125HZ时,〔0.20S材+(248-S材)×0.01〕/248>=0.01
S材>=0m2
2)当f=250HZ时,〔0.99S材+(248-S材)×0.01〕/248>=0.02
S材>=2.53m2
3)当f=500HZ时,〔0.61S材+(248-S材)×0.01〕/248>=0.079
S材>=28.52m2
4)当f=1000HZ时,〔0.32S材+(248-S材)×0.02〕/248>=0.200
S材>=148.80m2
5)当f=2000HZ时,〔0.23S材+(248-S材)×0.02〕/248>=0.159
S材>=164.15m2
6)当f=4000HZ时,〔0.59S材+(248-S材)×0.02〕/248>=0.399
S材>=164.89m2
所以S材>=164.89m2
因为
,所以可在房间的天花板及墙面部分安装穿孔板,从而达到降噪吸声的效果。
(3)验算
综上所述吸声材料面积应大于或等于164.89m2,为施工方便取165m2,检验当吸声材料的面积为165m2,各倍频程下的处理后的减噪量ΔLp是否满足设计条件。
当S材=165m2时,反算此时各频率下的平均吸声系数
=〔165
+(248-165)×
〕/248
1)当f=125HZ时,
=〔0.20×165+(248-165)×0.01〕/248=0.136
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=11.33dB>0dB(满足)
2)当f=250HZ时,
=〔0.99×165+(248-165)×0.01〕/248=0.662
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=18.21dB>3dB(满足)
3)当f=500HZ时,
=〔0.61×165+(248-165)×0.01〕/248=0.409
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=16.12dB>9dB(满足)
4)当f=1000HZ时,
=〔0.32×165+(248-165)×0.02〕/248=0.220
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=10.41dB>10dB(满足)
5)当f=2000HZ时,
=〔0.23×165+(248-165)×0.02〕/248=0.163
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=9.11dB>9dB(满足)
6)当f=4000HZ时,
=〔0.59×165+(248-165)×0.02〕/248=0.400
验算:
=
×10^0.1ΔLp
ΔLp=13.01dB>13dB(满足)
序号
项目
倍频带中心频率
说明
125
250
500
1000
2000
4000
1
穿孔板五合板吸声系数
0.20
0.99
0.61
0.32
0.23
0.59
2
五合板至少要达到的面积m2
—
2.53
28.52
148.80
164.15
164.89
3
五合板实际所用面积m2
165
4
处理后平均声级系数α4
—
0.662
0.409
0.220
0.163
0.400
5
减噪量ΔLp
—
18.21
16.12
10.41
9.11
13.01
六、吸声材料的布置
1、吸声材料的布置原则
1)装置吸声材料时,尽可能使吸声材料均匀分布,有利声场的均匀。
2)要使吸声材料充分发挥作用,应将它布置在最容易接触声波和反射次数最多的表面上。
3)一般在顶棚较底的房间,狭长的走道,采用吸声处理方法,选用吸声系数大的材料或悬挂空间吸声体,对降低噪声的干扰效果很好。
4)观众厅的后墙,挑台栏杆处,反射回来的声音可能产生回声干扰,常需在后墙的墙裙以上部位的墙面和挑台栏杆处,布置高吸声系数的材料。
5)吸声材料分散布置,比集中式布置有利于声场扩散和改善音质条件。
6)一般房间两相对墙面的总吸声量应尽量接近,有利于声场扩散。
2、此次所用的吸声材料主要布置在天花板上面、以及墙面上面。
七、消声坑道
因为当f=4000HZ时,采用吸声材料也才刚刚满足要求,所以为了使降噪效果更好,可以设置消声坑道进行噪声的处理。
消声坑道采用的地下坑道,坑道壁用吸声性好的砖砌成。
把空压机的进气管和消声坑道连接,使空气通过消声坑道进入空压机。
采用消声坑道可使空压机的进气噪声大大降低,使用寿命也比一般消声器长。
八、结论
综上可知,以上假设设计满足设计原则和要求,所以此噪声降噪设计方案成立。
即可在房间内安装填装矿渣棉为吸声材料的穿孔板。
参考文献
1.环境噪声污染控制工程高等教育出版社洪宗辉主编
2.噪声控制及应用实例海洋出版社周新祥主编
3.化工环境保护设计手册化学工业出版社
4.噪声控制工程的设计与计算水利电力出版社智乃刚主编
5.噪声与振动控制设备及材料选用手册
机械工业出版社吕玉恒主编
6.噪声污染控制技术环境科学出版社张弛主编
7.噪声控制技术化学工业出版社李耀中主编
致谢
课程设计即将完成之际,我衷心感谢老师对我的悉心指导和亲切关怀。
《物理性污染控制工程》是我们环境工程专业学生最重要的一门专业课程之一,通过今年的学习,掌握了物理性污染控制方面的知识,通过这段周的实习,加深了对书本知识的理解,学会了如何将书本上了的理论知识与实际应用相结合。
在整个设计过程中,我每天都有很多的新的体会,新的收获。
刚接触到设计题目时,缺少对书本知识的整体把握,没有设计思路,通过老师的指导和与同学的交流,逐渐找到了设计的方法,在设计过程中也遇到了许多困难,有时不能将书本所学的理论知识灵活的运用到课程设计中,对课本知识理解不透彻,但是,我并没有退缩,遇到不明白的我便会及时的查阅参考文献。
有时看不懂的,我便会同班上其他同学进行讨论,在讨论过程中,不仅解决了问题,还学会了小组讨论的技巧。
在这种学习中,我逐渐学到了如何将书本上的理论知识同实践相结合,以更加了解课程内容。
经过努力最终完成了课程设计,但由于是第一次噪声的相关设计,对理论知识的理解不够深入,设计规范的使用可能不够熟练,可能会出现各种错误,希望老师指正。
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