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

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)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(jì) </p><p>　　院 系： </p><p>　　班

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

3、gt;<p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是一個(gè)不可或缺的專業(yè)實(shí)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(shí)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(jì)，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(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行物理性污染控制工程設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解物理性污染控制工程中噪聲

4、污染，振動(dòng)污染、電磁輻射污染等的設(shè)計(jì)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(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)正文</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)配有風(fēng)機(jī)一臺(tái)（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(shí)測(cè)，風(fēng)機(jī)、電機(jī)近聲場(chǎng)噪聲頻譜如下表所示，根據(jù)我國工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室等作業(yè)場(chǎng)所的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為80dB（A），震動(dòng)降低15dB,電磁輻射也超出了國家標(biāo)準(zhǔn)，為了改善實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境，本人將對(duì)該風(fēng)機(jī)進(jìn)行物理性控制工程設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)依據(jù)：（1）工

6、業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 87-85</p><p>　　（2）工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ-1-2002</p><p>　　設(shè)計(jì)方案簡述：根據(jù)噪聲測(cè)試和聲源分析，主要噪聲為風(fēng)機(jī)、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)和進(jìn)氣口氣流攪動(dòng)引起，聲源位置位于建筑物內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)級(jí)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(jì)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參照工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 87-85.</p><p>　　機(jī)器的擾動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)，改造將設(shè)備固定在臺(tái)座上，預(yù)計(jì)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(gè)橡膠減振器，平均載荷為400kg，查詢市場(chǎng)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(chǎng)實(shí)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(jì)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(jí)出現(xiàn)在63-4000Hz段，故可以針對(duì)此段進(jìn)行相應(yīng)的材料選擇和設(shè)計(jì)。</p><p>　　依據(jù)GBJ 87-85第4.3.1條隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)首先收集隔聲構(gòu)件固有隔聲量的實(shí)測(cè)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(yàn)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(shí)，隔聲結(jié)構(gòu)可選用復(fù)合結(jié)構(gòu)。</p>&

10、lt;p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算見表2。</b></p><p>　　表1 風(fēng)機(jī)、電機(jī)近聲場(chǎng)噪聲頻譜測(cè)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(diǎn)的聲學(xué)環(huán)境估算受聲點(diǎn)的各倍頻帶聲壓級(jí)；</p><p>　　總A聲級(jí)計(jì)算依

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

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

13、;p>　　NR——噪聲評(píng)價(jià)數(shù)。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)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(diǎn)各倍頻帶的聲壓級(jí)，dB；</p><p>　　——受聲點(diǎn)各倍頻帶的允

14、許聲壓級(jí)，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(diǎn)各倍頻帶的聲壓級(jí)，dB；</p><p>　　——受聲點(diǎn)各倍頻帶的允許聲壓級(jí)，dB。</p><p>　　4.根據(jù)計(jì)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(jì)表</p><p>　　（材料內(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(shí)際隔聲量計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)性固有隔聲量-附加隔聲值得出。）</p><p>　　依據(jù)計(jì)算所需隔聲量，按照GBJ 87-85第4.1.2條，A聲級(jí)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(jì)長方體外部測(cè)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(shí)固定厚度10mm，其中未切割圓洞的一面作為活動(dòng)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(jì)驗(yàn)算，計(jì)算后隔聲后總聲壓級(jí)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(jì)依

18、據(jù)GBJ 87-85第5.2.2條要求，需要消聲的空氣動(dòng)力機(jī)械（或系統(tǒng)）的噪聲級(jí)，以及63-8000Hz八個(gè)倍頻帶的聲壓級(jí)。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(jì)算參照隔聲罩計(jì)算。計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)，每增高一個(gè)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(jì)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(jì)表</p><p>　　對(duì)照計(jì)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(jì)算，需針對(duì)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(jì)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：——?dú)饬魍ǖ赖慕孛娣e，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(jì)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(gè)。</p><p>　　驗(yàn)算：

27、按以下公式進(jìn)行計(jì)算上限頻率：</p><p>　　得，可見，在所需消聲范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)高頻失效。</p><p>　　而且共振頻率的波長有以下計(jì)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(jì)見附表。</b><

28、;/p><p>　　第四步對(duì)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(jì)總結(jié)或結(jié)論</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)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(jí)優(yōu)化達(dá)標(biāo)，在設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用老師上課所授知識(shí)，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(huì)到了真實(shí)的工程設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，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(jì)中我也多次請(qǐng)教老師，對(duì)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(shí)踐中的運(yùn)用，更好的吸收了理論的知識(shí)，總的來說，這是我第一次課程設(shè)計(jì)，從中了解了工程設(shè)計(jì)的一些步驟要求，為下次的設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)了自己的

30、很多不足，主要存在于實(shí)際的各種因素的考慮，考慮了很多實(shí)際的需要，但是像造價(jià)，維護(hù)，安裝我沒有實(shí)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(jì)規(guī)范 GBJ 87-85</p>&