噪声设计

1噪声污染控制工程设计说明书学院：环境科学与工程学院系别：环境工程专业班级：环境工程111班学生姓名：林浩忠学号：1104100048指导教师：王筱虹彭燕完成日期：2014年6月18日星期三2噪声污染控制工程设计说明书一、原始资料1．1环境噪声的基本情况某厂一大型离心风机位于工业厂场附近、距风机出口左侧60m处有一座办公楼，右侧及前方为菜地。由于出气口噪声很高，影响工程技术人员及人们的工作效率；另外，风机房内噪声也很高，但操作者经常呆在隔声间内，故机壳和电机的噪声危害不大，可以不予考虑。鉴于上述情况，可对排气噪声采取控制措施。风机、办公楼的平面布置图如图1。图1：风机、办公楼的平面布置图在办公楼窗前1m处测得的环境噪声如下表所示：倍频程（Hz）125250500100020004000倍频带声压级(dB)42.955.8568.46662.655.81．2离心风机的基本情况大型离心风机K2－73－02No32F风机的性能参数：功率为2500kw，风量为9500m3/h，风机叶片数＝12，转数n为600r/min。出风口为直角扩散弯头，出口呈2m×2m的正方形。在风机排风口左侧45°方向1m处，测得A声级为109dB，其倍频带声压级如下表所示。倍频程（Hz）125250500100020004000AdB/(A)CdB/(C)倍频带声压级（dB）100108108103100951091151．3有关标准和设计规范说明本设计所参考的标准同设计规范均以《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008、《声环境质量标准》GB3096-2008为基准。因为该办公室位于工业广场附近，属于混杂区，且一般是日间工作，所以属于标准中的2类声环境功能区，为达到基本声音要求，选昼间的环境噪声限值即可。详细如下：2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。60m办公楼风机工厂广场3工业企业厂界环境噪声排放标准的限值：1．4设计任务根上述标准，在工业企业厂区各类地点的噪声限值，厂区所属办公室噪声限值为60dB，因此，到达窗户处的噪声值应≤60。根据标准，还有声音的衰减公式【1】，可以推算出声源点（风机口）处的噪声限值。L2=L1+20lg(r1/r2)=60+20lg[(60-1)/1]=95.42dB则风机控制噪声值为95.42dB。二、消声器的设计计算2．1消声器的选择【2】阻性消声器是利用气流管道内的不同结构形式的多孔吸声材料吸收声能来降低噪声的消声器。片式消声器适用风量大，结构简单，中高频消声性能优良，气流阻力也小。从本设计的风量Q=9500m3/h、频率来看，可选定片式的阻性消声器。2．2消声器各参数的计算根据1967年，ISO提出的用A声级作为噪声评价标准，当A声级Lp大于75dB时Lp=NR+5【3】,NR=5pL=95.42-5=90.42取NR＝90,查NR曲线，找各倍频处的声压级，即：消声器计算倍频程/Hz125250500100020004000ALpi/dB10010810810310095109NR=90的倍频带声压级/dB100.0096.0092.0090.0088.0087.0095.42减噪量ΔL0121613128【1】课程设计任务和指导书—第6页D【2】《噪声与振动控制工程手册》P472【3】课程设计任务和指导书—第5页42．3吸声材料的选择经过分析2.2中各频段的减噪量和风机环境，得出：A.低频减噪量较少，中高频所要减噪的量较大。B．并且风机位于风机房内，所以环境对吸声材料性能的影响也不会很大。所以选用价格适中、密度小、安装容易、噪声控制工程中最常用的一种无机纤维吸声材料---超细玻璃棉，选取密度为15kg/m3，厚度为10cm的类型。它的吸声特性与吸声材料的厚度、密度，背后空气层厚度、温度、含水率有着密切关系，含水率一般在20％以下时对吸声影响很小。超细玻璃丝棉的质轻、柔软、容重小、耐热、耐腐蚀，但对于玻璃棉应注意防水。现在是用于风机的消声设计，风机产生的水不多，不会产生太大影响。该厚度密度下的超细玻璃棉在各频带的吸声系数【4】如下表所示：的换算关系与oo)(【5】α00.050.10.150.20.250.3φ（α0）0.060.110.180.240.310.39α10.350.40.450.50.550.6-1φ（α1）0.470.550.640.740.861-1.52.4消声器的面积与通道结构的确定根据设计数据气流速度宜小于8m/s,故本设计选取V=6m/s。且本设计中，取片距b1=110mm,片厚b2=100mm。在每个通道的两边面都设超细玻璃棉。消声器的总面积：244.0636009500mvQS设计选用n=3个结构和材料相同的通道，则单个通道面积为：21147.0344.0nSSm则气流通道高度：mbSh33.111.0147.011消声器的总宽度：manbnba93.011.031.032212消声器的周长与截面积的比为：【4】课程设计任务和指导书，第7页。【5】《噪声与振动控制工程手册》表7.3-2频带/Hz125250500100020004000α00.110.850.880.830.930.9752．5计算各频带所需要的消声器长度和实际消音量：根据2.3中查得的超细玻璃棉吸声系数，用逐差法转换成相应的消声系数，如下表：据公式：dBlSPLo,)(【6】→0PSLll——消声器的有效部分长度，m；可以得到各频率下，所需要的消声器长度，如下表：得lmax=0.65m由于消声器设计长度范围为1---3m，且得出各个频段的消声器设计长度都小于1m，为达到消音要求，且原料最省，取消声器长度为1m。据dBlSPLo,)(，得到消音器，实际的消音量：△L125=18.18×0.13×1=2.36dB；△L250=18.18×1.31×1=23.82dB△L500=18.18×1.35×1=24.54dB；△L1000=18.18×1.29×1=23.45dB△L2000=18.18×1.41×1=25.63dB；△L4000=18.18×1.46×1=26.54dB【6】课程设计任务和指导书α00.110.850.880.830.930.97φ（α0）0.131.311.351.291.411.46倍频程/Hz125250500100020004000减噪量△L0121613128吸声材料垂直吸声系数α00.110.850.880.830.930.97消声系数00.131.311.351.291.411.46P/S18.18消声器长度/m0.000.500.650.550.470.3062.6吸声层及外壳的结构吸声板结构是由吸声材料和穿孔板组成的板状吸声结构。穿孔板的穿孔率一般大于20％，否则会由于未穿孔部分面积过大造成入射声的放射，从而影响吸声效果。本来按有关规定，本设计中消声器内流速为6m/s，小于10m/s，是不需用穿孔板的，只用布或金属丝网护面即可。可是，考虑到选取的超细玻璃丝棉的厚度比较厚，穿孔护面板一般孔径取5～8mm，孔心距要小于孔距的2倍【7】所以护面材料选用一层金属丝网加一层穿孔率为35%的细钢板穿孔板，板厚2mm，孔径7mm，孔间距10mm。对于外壳，因为消声器的尺寸较大，为了达到一定的强度，故外壳材料采用钢板，厚度为3mm，钢板之间采用连续电弧焊接和螺栓固定两种方式。三．消声效果验算3.1计算高频失效公式：)(85.1HzDcf＝失【8】式中：f失——失效频率，Hz；c——声速，340m/s；D——消声器通道的当量直径，m；baabD2，其中a——矩形的宽，m；b——矩形的长，m；失效频率HzDcf52.3098203.034085.185.1＝失即消声器在4000Hz发生高频失效。在该频带内的消声量用下面公式计算LnL33'【9】式中：L—高于失效频率的某倍频程的消声量；L—失效频率出的消声量N—高于失效频率的倍频程频带得△L4000=26.54dB，带入式中得：4000Hz，dBLnL69.1754.2631333'【7】《实用噪声与振动控制》（第二版）P190页【8】课程设计任务和指导书，第6页B【9】课程设计任务和指导书，第6页B7最终可得下表：项目倍频程中心频率/Hz125250500100020004000进气口噪声/dB10010810810310095降噪要求（NR90）1009692908886消声器应有消声量/dB0121613129消声器周长与截面比18.18材料吸声系数00.110.850.80.830.930.97消声系数00.131.311.351.291.411.46消声器所需长度/m00.500.650.550.470.33消声器设计长度/m111111实际消声量/dB2.3623.8224.5423.4525.6326.54出口噪声/dB97.6484.1883.4679.5574.3768.46A计权修正值/dB-16.1-8.6-3.20+1.2+1修正后各频带声级/dB81.5475.5880.2679.5575.5769.46高频失效修值/dB————————---17.69高频失效修正后的声级/dB81.5475.5880.2679.5575.5777.31总的A计权声级/dB86.6495.42高频失效f/Hz3098.52消声器计算倍频程/Hz125250500100020004000实际减噪量/Db2.3623.8224.5423.4525.6326.54高频失效后实际减噪量△L’2.3623.8224.5423.4525.6317.6983.2计算消声器的再生气流噪声【10】消声器内流速：smSQv/61.11.0436009500由于dBvLoa27.646log60218log60)218(式中：oaL——气流再生噪声，dB；V——消声器单个通道内的流速，m/s取气流再生噪声65.7dB，与A计权声级86.64叠加，由于两值相差太远，所以气流再生噪声对消声器性能影响可忽略。3.3消声器的压力损失由于消声器的长度1.0米较小，可忽略其沿程损失，只考虑其局部阻力损失。阻力系数取为0.8，局部阻力：Pa424.172621.18.0222＝VPm【11】式中：ρ=1.21kg/m3V——单个通道的气流速度，m/s；ξ——局部阻力系数，与消声器截面扩张比有关因为计算出来局部损失很少，所以对风机及电机的影响不大，可忽略不计。3.4校验保护点是否达标：根据衰减公式L1=L2-20lg(r2/r1),当风机的噪声达到办公楼前1米处时，噪声衰减为:L1=86.64–20lg(59/1)=51.22dB＜60dB达到了《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008中的限值。因为该办公室位于工厂广场附近，属于混杂区，且一般是日间工作，所以属于标准中的2类声环境功能区，为达到基本声音要求，选昼间的环境噪声限值即可。而且根据环境噪声标准，办公室所在区域的环境噪声最高限值为60dB(昼间)，51.22dB＜60dB，已满足标准要求。所以安装设计消声器后，风机的噪声无论是早间还是夜间都不会对办公室的环境产生影响，不用对办公室采取额外的噪声设施处理。四．附件设计图一：主体三视图部分设计图二：主体轴测图、零部件部分【10】《噪声与振动控制设备及材料选用手册》P40【11】《噪声与振动控制工程手册》式7.3-419五．心得体会本次噪声控制工程课程设计可以说是对本学期物理性污染控制工程课程所学知识的一次检验。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关吸声降噪设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方