物理性污染課程設(shè)計---風(fēng)機(jī)降噪裝置的設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計(綜合實驗)報告</p><p>　　( 2011 -- 2012 年度第 1 學(xué)期)</p><p>　　名 稱： 物理性污染控制工程 </p><p>　　題 目： 風(fēng)機(jī)降噪裝置的設(shè)計 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班

2、 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計周數(shù)： </p><p>　　成 績： </p&

3、gt;<p>　　一、課程設(shè)計的目的與要求</p><p>　　課程設(shè)計是一個不可或缺的專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅可以補(bǔ)充和深化教學(xué)內(nèi)容，而且是引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生的“工程”思想，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的途徑。通過物理性污染控制工程課程設(shè)計，進(jìn)一步消化和鞏固本門課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識進(jìn)行物理性污染控制工程設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解物理性污染控制工程中噪聲

4、污染，振動污染、電磁輻射污染等的設(shè)計的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定物理性污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、設(shè)計計算、工程制圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計正文</b></p><p>　　實驗室通風(fēng)系統(tǒng)配有風(fēng)機(jī)一臺（風(fēng)機(jī)流量5712～10652m3/h,風(fēng)機(jī)葉片數(shù)為10，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口和排氣口尺寸均為φ300mm，風(fēng)機(jī)外形尺寸為880

5、×380×730mm），轉(zhuǎn)速800r/min,風(fēng)機(jī)與其同軸的電機(jī)總重量為1500Kg,經(jīng)實測，風(fēng)機(jī)、電機(jī)近聲場噪聲頻譜如下表所示，根據(jù)我國工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ 1-2002的規(guī)定，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間和實驗室等作業(yè)場所的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為80dB（A），震動降低15dB,電磁輻射也超出了國家標(biāo)準(zhǔn)，為了改善實驗室工作環(huán)境，本人將對該風(fēng)機(jī)進(jìn)行物理性控制工程設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計依據(jù)：（1）工

6、業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范GBJ 87-85</p><p>　?。?）工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ-1-2002</p><p>　　設(shè)計方案簡述：根據(jù)噪聲測試和聲源分析，主要噪聲為風(fēng)機(jī)、電機(jī)運轉(zhuǎn)的振動和進(jìn)氣口氣流攪動引起，聲源位置位于建筑物內(nèi)實驗室房間，主要影響范圍為房間內(nèi)以及相鄰區(qū)域的工作、流動人員，設(shè)施在隔聲、減振上并未采取有效措施，根據(jù)GBZ 1-2002標(biāo)準(zhǔn)允許限制為80dB（A），

7、振動級也超出15dB，可采取建造隔聲罩、加裝減振設(shè)施、進(jìn)風(fēng)口消聲改造、構(gòu)建接地輻射的方法達(dá)到目的。</p><p>　　第一步改造機(jī)器主體與地面連接區(qū)域，進(jìn)行隔振設(shè)計，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參照工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范GBJ 87-85.</p><p>　　機(jī)器的擾動頻率易得，為轉(zhuǎn)速/60，即13.3Hz。由于風(fēng)機(jī)和電機(jī)必須同軸運轉(zhuǎn)，改造將設(shè)備固定在臺座上，預(yù)計總質(zhì)量為2400kg左右，其中螺絲位置均

8、使用橡膠墊片，底座設(shè)置6個橡膠減振器，平均載荷為400kg，查詢市場現(xiàn)有的橡膠減振器產(chǎn)品，構(gòu)件見附錄，按照機(jī)器的尺寸等現(xiàn)場實際因素靈活選用，底座可選用JGD-3.5 M-18型（固有頻率5.5-10Hz；剛性210kg/cm²；最佳載荷400kg）。</p><p><b>　　設(shè)計參見附錄。</b></p><p>　　第二步加裝隔聲罩，依據(jù)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行頻

9、譜分析，主要偏高的聲壓級出現(xiàn)在63-4000Hz段，故可以針對此段進(jìn)行相應(yīng)的材料選擇和設(shè)計。</p><p>　　依據(jù)GBJ 87-85第4.3.1條隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)首先收集隔聲構(gòu)件固有隔聲量的實測數(shù)據(jù)。單層均質(zhì)構(gòu)件（墻與樓板）的固有隔聲量，可按質(zhì)量定律的經(jīng)驗公式進(jìn)行估算。選用單層隔聲構(gòu)件，應(yīng)防止吻合效應(yīng)的影響。需要以較輕重量獲得較高隔聲量（如超過30dB）時，隔聲結(jié)構(gòu)可選用復(fù)合結(jié)構(gòu)。</p>&

10、lt;p><b>　　設(shè)計計算見表2。</b></p><p>　　表1 風(fēng)機(jī)、電機(jī)近聲場噪聲頻譜測量結(jié)果</p><p>　　按照GBJ 87-85 4.2.1要求，按以下步驟進(jìn)行；</p><p>　　1.由聲源特性和受聲點的聲學(xué)環(huán)境估算受聲點的各倍頻帶聲壓級；</p><p>　　總A聲級計算依

11、據(jù)查聲壓級加計權(quán)值表，以及公式：</p><p>　　式中——計權(quán)后總的A聲級，dB（A）；</p><p>　　——各頻段A計權(quán)后聲壓級，dB（A）。</p><p>　　2.確定受聲點各倍頻帶的允許聲壓級；</p><p>　　GBZ 1-2002規(guī)定值為80dB（A），則所需噪聲評價數(shù)按照公式計算：</p><p&g

12、t;　　式中：NR——噪聲評價數(shù)；</p><p>　　——A聲級，dB（A）。</p><p>　　依據(jù)噪聲評價數(shù)（NR）曲線查詢NR70曲線或依據(jù)公式計算各頻帶允許聲壓級：</p><p>　　式中:——各中心頻率下NR數(shù)對應(yīng)的聲壓級，dB；</p><p>　　a，b——各中心頻率對應(yīng)的系數(shù)，其值查閱表3；</p><

13、;p>　　NR——噪聲評價數(shù)。</p><p>　　3.設(shè)計各倍頻帶的需要隔聲量。</p><p>　　依據(jù)GBJ 87-85 4.2.4，按下式進(jìn)行：</p><p>　　式中：R——各倍頻帶的需要隔聲量，dB；</p><p>　　——受聲點各倍頻帶的聲壓級，dB；</p><p>　　——受聲點各倍頻帶的允

14、許聲壓級，dB。</p><p><b>　　降噪量依據(jù)公式：</b></p><p><b>　　式中：——降噪量；</b></p><p>　　——受聲點各倍頻帶的聲壓級，dB；</p><p>　　——受聲點各倍頻帶的允許聲壓級，dB。</p><p>　　4.根據(jù)計算

15、結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)母袈暯Y(jié)構(gòu)與構(gòu)件。</p><p>　　表2 隔聲罩設(shè)計表</p><p>　?。ú牧蟽?nèi)吸聲系數(shù)，隔聲附加值，因有隔聲量由查閱相關(guān)材料參數(shù)得出。</p><p>　　實際隔聲量計算由經(jīng)驗性固有隔聲量-附加隔聲值得出。）</p><p>　　依據(jù)計算所需隔聲量，按照GBJ 87-85第4.1.2條，A聲級降噪量為34.4dB（A）

16、，隔聲罩結(jié)構(gòu)形式宜為固定密封型。</p><p>　　風(fēng)機(jī)外形尺寸為，設(shè)計長方體外部測量，在進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口各切割Φ300圓形通道供使用。</p><p>　　隔聲罩主體使用鋼板（厚度3mm，面質(zhì)量23.55kg/m²）制成，內(nèi)部均勻布滿超細(xì)玻璃棉（密度20kg/m³；厚度100mm），以穿孔薄板（具備一定的韌性）壓實固定厚度10mm，其中未切割圓洞的一面作為活動可拆卸面

17、，不進(jìn)行焊接，接縫以橡膠壓合密封，再機(jī)械固定在主體上，方便日后維護(hù)，進(jìn)出風(fēng)口語管道接觸位置使用橡膠材料鋪墊密封，風(fēng)機(jī)與出風(fēng)管之間用避振喉進(jìn)行橋接，減少隔聲損失，進(jìn)出風(fēng)口使用消聲器連接改造，使局部噪聲傳出減至最低，隔聲罩接地邊緣區(qū)域密封固定。</p><p>　　設(shè)計驗算，計算后隔聲后總聲壓級為71.69dB（A），符合了80dB（A）的允許要求</p><p>　　第三步外接消聲構(gòu)件設(shè)計依

18、據(jù)GBJ 87-85第5.2.2條要求，需要消聲的空氣動力機(jī)械（或系統(tǒng)）的噪聲級，以及63-8000Hz八個倍頻帶的聲壓級。數(shù)據(jù)引用表一。</p><p>　　降噪標(biāo)準(zhǔn)為NR75曲線，進(jìn)氣口噪聲，降噪要求，消聲器應(yīng)都有消聲量計算參照隔聲罩計算。計算見表3。</p><p>　　阻性消聲器的消聲量參照GBJ 87-85第5.3.1條阻性計算公式，不使用賽賓公式：</p><

19、;p>　　式中：——消聲器內(nèi)無氣流情況（即靜態(tài)）下的消聲量，dB；</p><p>　　——消聲系數(shù)，由駐波管法吸聲系數(shù)決定，可查得；</p><p>　　——消聲器通道內(nèi)吸聲材料的飾面周長，m；</p><p>　　——消聲器通道有效截面積，m²。</p><p>　　其中依據(jù)以下公式計算：</p><p

20、>　　式中：——材料吸聲系數(shù)</p><p>　　上限失效頻率依據(jù)以下公式計算：</p><p>　　式中：——聲速，m/s；</p><p>　　——消聲器通道的當(dāng)量直徑。</p><p>　　當(dāng)頻率高于失效頻率時，每增高一個倍頻帶，消聲量約下降1/3，按下式估算：</p><p>　　式中：——高于失效頻率的

21、某倍頻程的消聲量，dB；</p><p>　　——失效頻率處的消聲量，dB；</p><p>　　——高于失效頻率的倍頻程頻帶數(shù)。</p><p>　　最高空氣流速，計算得，必須使用護(hù)面結(jié)構(gòu)，防止吸聲材料吹跑，根據(jù)查閱宜使用穿孔金屬板，玻璃布，多孔材料的結(jié)構(gòu)方案。</p><p>　　阻性消聲器長度2m，吸聲多孔材料使用礦渣棉（密度150kg

22、/m³，厚度80mm），外部使用2mm厚鋼管，保證消聲為沿管道傳播，外徑460mm，內(nèi)徑300mm。如果直接購買可采用ZHZ同型300mm消聲器。</p><p>　　表3 進(jìn)氣口阻性消聲器設(shè)計表</p><p>　　對照計算數(shù)據(jù)，使用2m長的阻性消聲器，確認(rèn)125Hz消聲未能達(dá)到目標(biāo)值，剩余的理論降噪量為0.98dB，此處按1dB計算，需針對此頻率加裝單腔共振消聲器。</

23、p><p>　　單腔共振消聲器的消聲量計算依據(jù)以下：</p><p>　　確定氣流通道內(nèi)徑為300mm，截面積，依據(jù)倍頻帶公式：</p><p><b>　　得出K=0.36；</b></p><p><b>　　再依據(jù)以下公式：</b></p><p>　　式中：——共振吸收頻

24、率，Hz；</p><p><b>　　——聲速，m/s；</b></p><p>　　——空腔體積，m³；</p><p><b>　　——傳導(dǎo)率。</b></p><p>　　式中：——氣流通道的截面積，m²；</p><p>　　——空腔體積，m&#

25、179;；</p><p><b>　　——傳導(dǎo)率。</b></p><p><b>　　得出：；</b></p><p>　　確定設(shè)計方案為與原管道同軸的圓筒型共振腔，內(nèi)徑為300mm，外徑為600mm，則共振腔的長度，選用2mm厚的鋼板，孔徑為50mm，依據(jù)以下公式求得開孔數(shù)：</p><p>

26、　　式中：——小孔數(shù)量；</p><p>　　——孔徑截面積，m²；</p><p><b>　　——小孔直徑，m；</b></p><p><b>　　——小孔頸長，m。</b></p><p>　　得出，所以需要在此段上均勻開孔9個。</p><p>　　驗算：

27、按以下公式進(jìn)行計算上限頻率：</p><p>　　得，可見，在所需消聲范圍內(nèi)不會出現(xiàn)高頻失效。</p><p>　　而且共振頻率的波長有以下計算：</p><p>　　得，其1/3長度為0.91m，以上涉及滿足共振消聲器的最大幾何尺寸小于共振波長的1/3，符合要求。</p><p><b>　　設(shè)計見附表。</b><

28、;/p><p>　　第四步對隔聲罩進(jìn)行進(jìn)一步改造，使用接地技術(shù)改變隔聲罩的電磁特性。</p><p>　　三、課程設(shè)計總結(jié)或結(jié)論</p><p>　　本次課程設(shè)計是針對風(fēng)機(jī)的環(huán)境噪聲污染采取各種降噪減振措施以使環(huán)境噪聲等級優(yōu)化達(dá)標(biāo)，在設(shè)計過程中，運用老師上課所授知識，自己也努力查閱各方面論文，查閱國家相關(guān)條文規(guī)定，體會到了真實的工程設(shè)計中僅僅在理論上的困難，需要大量的數(shù)

29、據(jù)和理論來進(jìn)行支持，各方面的計算和說明都需要有了的印證，這種查閱收集資料的過程也很大程度上拓展了我的事業(yè)，在翻閱很多期刊，很多條例的過程中，看到了更多的這方面的設(shè)計，各種沒在書本中學(xué)過的結(jié)構(gòu)，各種產(chǎn)品的選擇方法，設(shè)計中我也多次請教老師，對于不懂的問題通過老師的解答我更加深刻的明白了一些理論在實踐中的運用，更好的吸收了理論的知識，總的來說，這是我第一次課程設(shè)計，從中了解了工程設(shè)計的一些步驟要求，為下次的設(shè)計提供了經(jīng)驗，同時我也發(fā)現(xiàn)了自己的

30、很多不足，主要存在于實際的各種因素的考慮，考慮了很多實際的需要，但是像造價，維護(hù)，安裝我沒有實際的經(jīng)歷，考慮的有些不到位。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　陳杰瑢 《物理性污染控制》，高等教育出版社.2007.1.1</p><p>　　工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范 GBJ 87-85</p>&