物理性污染控制

1《物理性污染控制》复习重点噪声：是由许多不同频率和强度的声波无规则地杂乱无章组合而成。噪声的分类：交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声、社会生活噪声噪声的特点：1、噪声只会造成局部性污染，一般不会造成区域性和全球性污染。2、噪声污染无残余污染物，不会积累。3、噪声源停止运行后，污染即消失。3、噪声的声能是噪声源能量中很小的部分，一般认为再利用的价值不大，故声能的回收尚未被重视。噪声的危害：人置身于较强的噪声环境中一段时间，会感到耳鸣。若长期在强噪声环境中，会造成听力损失，成为永久性的听阀迁移，高强噪声（超过140dB）使得内耳鼓膜破裂，导致双耳完全失聪，成为永久性耳聋。噪声对大脑神经系统、心血管系统、视觉系统、消化系统等均有生理影响。噪声声级越大，对人体影响越大。人在睡眠时，受到连续噪声的影响，会使熟睡时间缩短，出现多梦。经常受到噪声的干扰，会导致睡眠不足，出现头昏、头痛等现象。噪声的刺激会使人心情烦躁、注意力分散，易疲劳、反应迟钝，导致工作效率降低，甚至发生工作过失行为。高强度噪声还会掩藏运输音响信号，使行车安全受到威胁，易发生交通事故。噪声控制途径：1、从声源上降低噪声（最根本、最有效的手段）措施：选用内阻尼大、内摩擦大的低噪声材料；改进机器设备的结构，提高加工精度和装配精度；改善或更换动力传递系统和采用高新技术，对工作机构从原理上进行革新；改革生产工艺和操作方法。2、从传播途径上降低噪声措施：利用闹静分开的方法降低噪声；利用声源和地形的指向性；利用绿化带；采用声学控制手段，主要包括吸声、隔声和消声等。3、在接收点进行防护利用防护面具、耳塞、防护棉、耳罩和防护头盔等频程（频带、带宽）：将可听声的频率范围（20Hz～20kHz）按倍数变化，划分为若干较小的频段，通常称为频程。声强：在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的平均声能量，W／m2。声压级：声音的声压与基准声压之比，取以10为底的对数，再乘以20，分贝（dB）。计权声级：人耳对不同频率的声波反应的敏感程度是不一样的。对高频的声音，特别是频率在1000Hz～5000Hz之间的声音比较敏感；而对低频声音，特别是100Hz以下的声音不敏感。为了使声音的客观量度和人耳的听觉主观感受近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，在叠加计算可得到噪声总的声压级，此声压2级称为计权声级。等效连续A声级：某时段内的非稳态噪声的A声级，用能量平均的方法，以一个连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级。其符号为Leq。NiLeqAiNL11.0101lg10昼夜等效声级：为了考虑噪声在夜间对人们烦恼的增加，规定在夜间测得的所有声级均加上10dB（A计权）作为修正值，再计算昼夜噪声能量的加权平均。昼夜等效声级主要预计人们昼夜长期暴露再噪声环境中所受到的影响。环境噪声标准制定依据考虑在不同环境场所对各类人群的保护；防止噪声的污染危害；兼顾目前的技术条件、经济的合理性。依据以上原则，规定噪声排放的允许限值，形成环境噪声标准。根据声波传播时波阵面的形状不同可将声波分成平面声波、球面声波和柱面声波等类型。球面声波：在各向同性均匀媒质中，点声源声波向各方向传播的速度相等，形成以声源为中心的一系列同心球面，这样的波称为球面波。声源指向性声源在自由场中向外辐射声波时，声压级随方向的不同呈现不均匀的属性，称为声源的指向性。声源指向性常用指向性因数或指向性指数来表示。指向性因数的定义是：声场中某点的声强，与同一声功率声源在相同距离的同心球面上的声强之比。指向性因数无量纲。响度级：当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来同样响时，这时1000Hz纯音的声压级就定义为该待定声音的响度级。符号NL单位为方（phon）。声波的吸收：除空气能吸收声波外，其它一些材料如玻璃棉、毛毡、泡沫塑料等对声音也有吸收能力，称为吸声材料或多孔性吸声材料。当声波通过这些多孔性吸声材料时，由于材料本身的内摩擦和材料小孔中的空气与孔壁间的摩擦，使大量声波能量被吸收、衰减掉。吸声降噪是噪声控制技术措施中最基本的一种。多孔吸声材料：（高频声吸收效果好，低频声吸收效果差）吸声原理：多孔材料内部有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，3当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射，一部分则透入到材料内部向前传播。在传播过程中，引起孔隙中的空气运动，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变成为热能而消耗掉。声波在刚性壁面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透回空气中，一部分又反射回材料内部，声波的这种反复传播的过程，就是能量不断转换和耗散的过程，如此反复，直到平衡。这样，材料就吸收了部分声能。吸声性能影响因素：1、厚度：增加厚度，可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大2、孔隙率与密度：若厚度不变，增大多孔吸声材料密度，可提高低中频的吸声系数，但比增大厚度所引起的变化小，且高频吸收会有所下降3、空腔：多孔材料的吸声系数随空气层厚度增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。当腔深D近似等于入射声波的1/4波长时，吸声系数最大。当腔深为1/2波长或其整倍数时，吸声系数最小4、护面层5、使用环境：温度升高，吸声性能向高频方向移动；温度降低则向低频方向移动。度增大，孔隙吸水量增加，堵塞细孔，吸声系数下降，先从高频开始。通风管道和消声器内气流易吹散多孔材料，吸声效果下降；吸声结构1、薄板共振吸声结构机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。2、穿孔板共振吸声结构单腔共振吸声结构原理：入射声波激发孔颈中空气柱往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最大，消耗声能最多，吸声性能最好。多孔穿孔板共振吸声结构--实际是由多个单腔（孔）共振器并联而成。-穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。3、微穿孔板吸声结构----优点：克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点；吸声系数大；吸声频带宽；成本低、构造简单；设计理论成熟。耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，甚至可承受短暂的火焰，适用环境广泛，包括一般高速气流管道中。4缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：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；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；③穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；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；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。吸声系数：定义为材料吸收的声能与入射到材料上的总声能之比，用来描述吸声材料或吸声结构的吸声特性。符号a。吸声量：吸声系数反映单位面积的吸声能力，材料实际吸收声能的多少，除了与材料的吸声系数有关外，还与材料表面积大小有关。吸声材料的实际吸声量为A＝aS，单位m2.混响时间：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百万分之一，即声压级衰减60dB所需要的时间，记作T60，单位秒（s）。用以描述房间声学性质的一个重要参数。隔声原理：声波在空气中传播，入射到匀质屏蔽物时，部分声能被反射，部分被吸收，还有部分声能可以透过屏蔽物。设置适当的屏敝物可阻止声能透过，降低噪声的传播。插入损失（IL）：离声源一定距离某处测得的隔声构件设置前、后的声功率级LW1和LW2之差。吻合效应：一定频率的声波以入射角θ投射到墙板上，激起构件弯曲振动。若入射声波的波长λ在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长λb相等时，墙板弯曲波振动的振幅便达到最大，声波向墙板的另面辐射较强，墙板隔声量明显下降，此现象称为“吻合效应”。单层匀质墙的隔声频率特性曲线：第I区称为刚度和阻尼控制区、第II区是质量控制区、第III区是吻合效应区隔声罩设计要点：(1)隔声罩应选用适当的材料和形状。(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。(3)罩内须进行吸声处理，表面敷设护面层。(4)罩内所有缝隙应密封严实，管线周围应减振。(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。(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。隔声屏设计要点：(1)隔声屏应有足够的高度，通常宽度大于高度，一般宽度为高度的51.5～2倍。(2)隔声屏须配合吸声处理，尤其是在混响声明显的场合。3)隔声屏主要用于控制直达声。(4)隔声屏本身须有足够的隔声量，隔声量最少应比插入损失高出约10dB。(5)在隔声要求不是太高时，可用人造革等密实的软材料护面，中间夹以多孔吸声材料制成隔声帘悬挂起来。(6)隔声屏应适当靠近噪声源，形式有固定式或移动式，后者可装扫地橡皮，以减少漏声,多块隔声屏并排使用时，应尽量减少各块间接头处的缝隙。阻性消声器：利用吸声材料消声的吸收型消声器。吸声材料相当于电阻，故称阻性消声器。单通道直管式消声器、片式消声器、折板式消声器、声流式消声器、蜂窝式消声器、消声弯头原理：将吸声材料固定在气流通道内，利用声波在多孔吸声材料中传播时，因摩擦阻力和粘滞阻力将声能转化为热能，达到消声的目的。阻性消声器性能的影响因素：1、频率的影响2、结构的影响3、气流的影响高频失效：在一定截面积的气流通道中，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，消声量明显下降的现象。阻性消声器结构设计时，在高频失效频率附近采取下述办法可显著提高高频消声效果。1、小风量细管道可选用直管式；较大风量粗管道须采用多通道形式。2、消声器通道中加装消声片或将消声器设计成片式、折板式、蜂窝式或弯头式等，可提高中高频消声效果。气流再生噪声：高速气流经过消声器时因局部阻力和摩擦阻力形成湍流产生的噪声。.阻性消声器的设计步骤（1）根据气流流量和流速，计算所需要的通道截面，并由此来选定阻性消声器的形式。（2）选用吸声材料。（3）选用护面结构。（4）根据“高频失效”和气流再生噪声的影响验算消声效果。抗性消声器：与阻性消声器不同，抗性消声器不使用吸声材料，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。1、扩张室消声器2、共振消声器----消声原理：亥姆霍兹共振原理下限频率：当入射声波频率和系统的固有频率相等时，会发生共振，消声器不能消声，反将声音放大，该频率称为下限频率.6振动污染：振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作。振动污染源：环境振动污染主要来源于自然振动和人为振动。自然振动主要由地震、火山爆发等自然现象引起。人为振动污染源主要包括工厂振动源、工程振动源、道路交通振动源、低频振动源等。冲击性振动：冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产生的振动。往往为公害振动，指给予系统的激励。与该系统的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结；实际发生的冲击波振动时间往往并不很短，而是经过数个周期的衰减振动形式的过渡激励。理论的冲击波有单一矩形冲击波，显示为从低频到高频具有均一频谱的冲击力。但由于物体具有的弹性，实际的冲击波谱是正弦波的半周期的激励。若在质量块上施加一外来单一冲击力时，若延长冲击力作用时间，在最初施加冲击力后和冲击力消除后，将继续自由衰减振动；若冲击力时间极短，则力消除后将继续出现系统所固有的自由衰减振动，即与力的波形无关的自由振动。固有频率：单自由度振动系的固有频率