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物理性污染控制工程课程设计
课程设计报告
（2016—2017年度第一学期）
名称：
物理性污染控制工程课程设计
题目：
空压机房降噪设计
院系：
动力工程系
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
设计周数：
1周
成绩：
日期：
2017年12月30日
1绪论
1.1噪声简介与来源
1.2噪声的危害
2课程设计的目的与意义
3课程设计的任务与要求
3.1设计任务及内容
3.2设计依据
3.3设计原则
3.4设计说明
4课程设计正文
4.1设计资料
4.2房间面积计算
4.3设计计算步骤
4.4吸声材料的选择及计算
4.5降噪量验算
4.6降噪设备结构图
5结论
6参考文献
7附录
1绪论
1.1噪声简介及来源
声音是物体的振动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。
人们的生活离不开声音，各种声音在人们的生活和工作中起着非常重要的作用。
声音是帮助人们沟通信息的重要媒介。
因为有了声音，人们才能用语言交流思想，进行工作，展开一切社会活动。
但是另一方面，有些声音却影响人们的学习，工作休息，甚至危机人们的健康。
比如震耳欲聋的大型鼓风机噪声，尖叫刺耳的电锯声，以及高压排气放空噪声等，则使人心烦意乱，损害听力，并能诱发出多种疾病。
又比如，尽管是悦耳动听的乐声，但对于要入睡的人们来说，可能是一种干扰，是不需要的声音。
判断一个声音是否属于噪声，主观上的因素往往起着决定性的作用，同一个人对同一种声音，在不同的时间，地点和条件下，往往会产生不同,比如，在心情舒畅或休息时，人们喜欢收听音乐；而当心绪烦躁或集中精力思考问题时，往往会主动去关闭各种音响设备。
因此，从生理学家认为，凡是对人体有害的和人们不需要的声音统统成为噪声。
物理学家认为，噪声是杂乱无章、难听而不协调、人们不需要、令人厌烦的声音的组合。
噪声按照来源可分为工业噪声、建筑施工噪声、交通运输噪声和社会生活噪声。
空气动力性噪声是工业噪声中的一种，当空压机排气放空时气体会受到扰动，气体与物体之间有相互作用就产生了噪声[1]。
而这个课程设计就是在声的传播途径当中吸声降噪达到对空气动力性噪声的控制。
1.2噪声的危害
（1）噪声干扰人们的生活
噪声对人们正常生活的影响主要表现在：
人们在工作和学习时，精力难以集中；使人的情绪难以不安，禅师问你个不愉快感；影响睡眠质量；妨碍正常语言交流。
研究表明，在A声级40~50dB的噪声刺激下，失眠人的脑电波会出现觉醒反应，即A声级40dB的噪声就可以对正常人的睡眠产生影响，而且强度相同的噪声，性质不同，噪声影响的程度也不同。
（2）噪声可诱发疾病
①噪声可导致听力损失
噪声引起的听力损伤，主要是内耳的接收器官收到损伤而产生的。
过量的噪声刺激可以造成感觉器官和接收器官整个破坏。
噪声性耳聋与噪声的强度、噪声的频率和接触时间有关，噪声强度越大，接触时间越长，耳聋的发病率越高。
在等效A声级为80dB以下是，一般不会引起噪声性耳聋；85dB时，对于具有10年工龄的工人，危险率为3%，听力损失者为6%；而具有15年工龄的人危险率为5%，听力损失者为10%。
②噪声引起人体生理变化
噪声长期作用于人的中枢神经系统，可以使大脑皮层的兴奋和抑制失调，条件反射异常，出现各种症状，严重者可以产生血压升高或降低，改变心率，心脏病加剧。
噪声会使人唾液、胃液分泌减少，胃酸降低，胃蠕动减弱，食欲不振，引起胃溃疡。
噪声对人的内分泌机能产生影响，噪声对儿童发育力也有不利影响。
③噪声损害设备和建筑物
高强度和特高强度噪声能损害建筑物和发声体本身。
在特高强度的噪声影响下，不仅建筑物受损，发声体本身也可能因声疲劳而损坏，并使一些自动控制和遥控仪表设备失效。
此外，由于噪声的掩蔽效应，往往使人不易察觉一些危险信号，从而容易造成工伤事故。
2课程设计的目的与意义
《物理性污染控制》是高等学校环境工程专业的主要专业课程之一。
课程设计是学生进行专业课学习、总结学生学习成果、培养高级工程技术人才基本训练的一个重要环节，是基础理论、基础知识的学习和基本技术训练的继续、深化和发展。
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。
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。
本课程的目的是通过课程设计，使学生能够综合运用和深化所学专业理论知识，培养其独立分析和解决一般工程实际问题的能力，使学生受到工程师的基本训练。
3课程设计的任务与要求
3.1.1设计任务及内容
某工厂空压机房为钢筋混凝土砖混结构，刷漆混凝土墙，粗糙混凝土屋顶，水磨石地面，大块玻璃窗，空压机房尺寸为15m（长）×9m（宽）×5m（高），窗的总面积为80平方米，现有一台空压机安装在房间地面中心，距噪声源2m，测得空压机各噪声带声压级如表1所示。
现欲采用吸声处理使房间内噪声符合NR75评价曲线，设计降噪方案（包括吸声材料的名称，规格，使用面积以及结构图）。
表1各频带声压级
倍频带中心频率（Hz）
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
声压级（dB）
100
94
87
85
82
80
76
68
3.1.2空压机房噪声倍频程频谱图如下
由频谱图即可知该空压机房实测声压级均大于NR-75曲线声压级，且随着频率的增加空压机声压级逐渐降低，因为低中频声压级大于高频声压级，则对低中频声压级进行降噪处理。
3.2设计依据
一般来讲，吸声只能降低室内反射声，而对于从声源出发的直达声则没有任何作用。
所以，在降噪过程中应先考虑对声源进行隔离、对空气洞里性噪声进行消声处理，再辅助以吸声处理。
只有当噪声源不宜采用隔声、消声措施，而房间内混响严重时，才能把吸声作为唯一的降噪手段，才能取得好的降噪效果。
一般情况下，在面积较小的风机房、泵房、控制室内，可以对天花板、墙面进行吸声处理；面积较大的车间，可以采用空间吸声体、平顶吸声等吸声处理方法；声源集中在局部区域时，可采用局部吸声处理，必要时还应设置隔声屏障。
对于噪声源多而分散的大房间，由于室内各处直达声的影响都很大，即使进行吸声处理，降噪效果也不会明显，这种情况下不宜单独进行吸声处理。
吸声降噪的效果一般为3~6dB（A）,较好的为7~10dB（A），一般不会超过15dB（A），而且也不随吸声处理的面积成正比增加。
吸声降噪只能对混响声起到显著效果，室内的声源情况对吸声降噪效果影响较大，故应了解房间的几何特性及吸声处理前的声学特性。
吸声技术包括:
利用多孔吸声材料进行吸声和利用共振吸声结构两大类。
由于吸声材料的孔隙尺寸与高频声波的波长相近，所以多孔吸声材料一般对高频声吸声效果好，对低频声吸声效果差。
共振吸声结构是由多孔吸声材料与穿孔板组成的吸声结构，利用共振吸声原理研制的各种吸声结构可改善低频吸声性能，常用的有薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、穿孔板工振吸声结构等。
通过空压机房内距离噪声源2m所测得的声压级可知中低频噪声所占比重较大。
3.3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做吸声处理。
（3）在靠近声源直达声占支配地位的产所，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3~10dB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。
3.4设计说明
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[6]。
所以次任务我们选择吸声降噪的方法解决。
通过空压机房内距离噪声源2m所测得的声压级可知中低频噪声所占比重较大，且空压机台数只有1台，不宜建立隔声间。
因此，此次空压机房降噪设计选用共振吸声结构，依据NR75评价曲线进行吸声降噪。
4课程设计正文
4.1设计资料
根据不同材料的吸声系数查表得该空压机房的吸声系数如表2
频率/Hz
125
250
500
1000
2000
4000
刷漆混凝土墙
0.1
0.05
0.06
0.07
0.09
0.08
粗糙混凝土屋顶
0.36
0.44
0.31
0.29
0.39
0.25
水磨石地面
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
大块玻璃窗
0.18
0.06
0.04
0.03
0.02
0.02
4.2房间面积计算
由已知的房间尺寸可计算得，S天=S地=135m2，S墙=160m2，S窗=80m2,S总=510m2
4.3设计计算步骤
①由已知得房间不同频率下测量的声压级Lp。
②由《物理性污染控制》P39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
，A=Si*αi代入公式可得处理后不同频率下的吸声量A1。
⑤所需吸声量A2=A1×10^0.1ΔLp。
以上计算得到的数据如下（表3）所示：
项目
倍频程中心频率（Hz）
说明
125
250
500
1000
2000
4000
距噪声源7m处倍频程声压级/dB
94
87
85
82
80
76
测量①
噪声容许值/dB
87.25
81.75
77.85
75.00
72.625
70.775
②设计目标值
需要减噪量ΔLp
6.75
5.25
7.15
7
7.375
5.225
③=①-②
处理前的各材料吸声量A1/m2
80.35
73.55
56
54.1
71.35
50.85
④由式（2-109）计算
所需的吸声量A2/m2
380.17
246.367
290.528
271.1442
389.847
169.352
⑤由式（2-132）计算
4.4吸声材料的选择及计算
4.4.1选择材料
由已知的表1可知该房间的低中频的声压级很大，所以可选用薄板共振吸声结构或穿孔板共振吸声结构作为吸声材料。
选择双层微穿孔板共振吸声、空气层结构为吸声材料（孔径=0.8，孔距=0.8，穿孔率为2%+1%，空腔距离8+12），由“吸声系数表”查得各频率下材料的吸声系数。
如下表（表4）：
表4微穿孔板结构吸声系数
频率
125
250
500
1000
2000
4000
吸声系数
0.41
0.91
0.61
0.61
0.31
0.3
4.4.2计算吸声材料吸声量
设：
需安装材料面积为所有墙的面积与屋顶面积之和，即S材=295m2，则安装材料后房间的总吸声量为A3:
①当f=125HZ时，A3=295×0.41+135×0.01+80×0.18=120.95+15.75=136.70（m2）
②当f=250Hz时，A3=295×0.91+135×0.01+80×0.06=268.45+6.15=274.60（m2）
③当f=500Hz时，A3=295×0.61+135×0.01+80×0.04=179.95+4.55=184.50（m2）
④当f=1000Hz时，A3=295×0.61+135×0.01+80×0.03=179.95+3.75=183.70（m2）
⑤当f=2000Hz时，A3=295×0.31+135×0.02+80×0.02=91.45+4.3=95.75（m2）
⑥当f=4000Hz时，A3=295×0.3+135×0.02+80×0.02=88.5+4.3=92.80（m2）
4.4.3安装上吸声材料后，还需要的吸声量ΔA=A2-A3
①当f=125HZ时，ΔA=380.177-136.70=243.477（m2）
②当f=250Hz时，ΔA=246.367-274.60=0（m2）
③当f=500Hz时，ΔA=290.528-184.50=106.028（m2）
④当f=1000Hz时，ΔA=271.142-183.70=87.442（m2）
⑤当f=2000Hz时，ΔA=389.847-95.75=294.097（m2）
⑥当f=4000Hz时，ΔA=169.352-92.80=76.652（m2）
4.4.4吸声材料的降噪量
装上材料后，减噪量
=10㏒A3/A1。
①当f=125HZ时，
2=10㏒（136.70/80.35）=2.308（dB）
②当f=250HZ时，
2=10㏒（274.60/73.55）=5.721（dB）
③当f=500HZ时，
2=10㏒（184.50/56）=5.178（dB）
④当f=1000HZ时，
2=10㏒（183.70/54.1）=5.309（dB）
⑤当f=2000HZ时，
2=10㏒（95.75/71.35）=1.277（dB）
⑥当f=4000HZ时，
2=10㏒（92.80/80.35）=0.626（dB）
4.5降噪量验算
安装上吸声材料后还需要的降噪量
3=
-
2
①当f=125HZ时，
3=6.75-2.308=4.442（dB）
②当f=250HZ时，
3=5.25-5.721=0（dB）
③当f=500HZ时，
3=7.15-5.178=1.972（dB）
④当f=1000HZ时，
3=7-5.309=1.691（dB）
⑤当f=2000HZ时，
3=7.375-1.277=6.098（dB）
⑥当f=4000HZ时，
3=5.225-0.626=4.599（dB）
综上，安装上吸声材料后，所需的最大降噪量为6.098分贝。
4.5.2设计成果表
考虑到吸声材料的实际安装效果。
1、不宜安装在窗户上，因为会减弱房间的光线；2、同时也不宜安装在地面上，因为容易被破坏且不美观；3、计算之后，由于所有的屋顶和墙面都安装上吸声材料后仍未达到降噪要求，所以采用空间吸声体进行降噪。
所选空间吸声体的降噪量至少为6.098分贝。
表5吸声结构设计成果表
微穿孔板共振吸声结构
项目
倍频程中心频率/Hz
说明
125
250
500
1000
2000
4000
微穿孔板吸声系数
0.41
0.91
0.61
0.61
0.31
0.3
微穿孔板降噪量dB
2.308
5.721
5.178
5.309
1.277
0.626
微穿孔板双层板实用面积
295m2
空间吸声体降噪量dB
4.442
0
1.972
1.691
6.098
4.599
所需空间吸声降噪量/dB
>=6.098
因此所选材料符合要求
4.6降噪设备结构图
吸声材料的布置和结构
5结论
经过设计计算可知，在给15m×9m的天花板和所有的墙装295m双层微穿孔板共振吸声结构作为吸声材料，再加上空间吸声体，吸声体减噪量至少6.098dB。
才能够有效使该空压机房噪声减噪量达到符合课程设计的任务要求。
我刚接触到设计题目时，可能因为缺少对书本知识的整体把握，没有设计思路，也不知道从何下手。
在设计过程中遇到了许多困难，数据算了3次，但是不管怎样我并没有退缩，遇到不明白的我会独立思考并查阅参考文献。
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，还找到了其他方法。
在这次学习中，我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，现在，我还能给其他同学清晰的讲解设计的全过程，挺开心的。
这次的课程设计，不仅加深了对书本知识的理解，还通过查阅各种资料开阔了知识面，更加全面的理解物理性污染控制工程。
同时本次课程设计，从各个方面锻炼了我的能力。
首先是学习理解能力，其次是最基本的Office软件的使用，和CAD等专业软件。
经过这次课程设计，各方面的能都得到了很大的提升。
希望以后能有更多这样的机会，不断加强自己在各方面的技能。
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。
6参考文献
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高等教育出版社，2007
[2]洪宗辉.环境噪声控制工程[M].北京：
高等教育出版社，2010
[3]孙兴滨,闫立龙.张宝杰主编环境物理性污染控制[M].北京：
化学工业出版社，2010
[4]方丹群.噪声控制工程学[M].北京：
科学出版社，2013.
[5]苑春苗.噪声控制原理与技术[M].沈阳：
东北大学出版社，2014.11
[6]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].北京：
机械工业出版社，2002
[7]邢世录,包俊江.环境噪声控制工程[M].北京：
北京大学出版社，2013
[8]贺启环.环境噪声控制工程[M].北京：
清华大学出版社，2011
[9]赵俊起.风机噪声与振动控制[J].电力情报.1999.4
[10]陈烈增，离心风机的噪声与控制，通风除尘与气力输送，2004.4
[11]李彪.风机性能试验装置噪声特性分析，雁北师范学院学报；2006.3
[12]大型离心风机房噪声综合控制技术，节能环保技术，2005.3
7附录
设计计算步骤说明如下：
1、记录控制室的尺寸、体积、总面积、噪声源的种类和位置等；
2、在表的第一行记录噪声的倍频程声压级测量值；
3、在表的第二行记录NR-75的各个倍频程声压级；
4、第三行噪声减噪量由第一行减去第二行，出现负值时记为0；
5、根据式（2-109）计算出处理前吸声量，并记录在第四行；
6、用式（2-132）计算出所需吸声量，记录在第五行；
7、参考各种材料的吸声系数，使平均吸声量尽量达到第五行所列的数值，然后确定控制室各部分的装修。
一、记录房间尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置等事项。
1、该计算机房的长、宽、高分别为：
L=15m,W=9m,H=5m.
2、体积为：
V=L×W×H=15×9×5=675m3.
3、总表面积为：
S=2（L×W+L×H+W×H）=2×（15×9+9×5+15×5）=510m2.
二、该噪声的倍频程声压级测量值，即现有噪声（dB）如任务表3的第一行所示。
三、计算NR-75的各个倍频程声压级，即设计目标值NR-75（dB），记录在任务表3的第二行。
倍频程声压级Lp与NR的关系：
Lp=a+bNR
式中Lp——各中心频率下NR数对应的声压级，dB；
NR——噪声评价数，dB，本设计取75dB；
a、b——各中心频率对应的系数，其为常数，可由书P39表2-9查出。
则相应的数值和计算值如下所示：
Lp，125=22＋0.870×75=87.25dB
Lp，250=12＋0.930×75=81.75dB
Lp，500=4.8＋0.974×75=77.85dB
Lp，1000=0＋1.000×75=75dB
Lp，2000=-3.5＋1.015×75=72.625dB
Lp，4000=-6.1＋1.025×75=70.775dB
四、计算所需降噪量△Lp（dB）,记录在任务表3的第三行。
对各个倍频程声压级由任务表的第一行减去第二行，当出现负值时记为0。
则相应的数值和计算值如下所示：
①当f=125HZ时，
=94-87.25=6.75（dB）其他同理
②当f=250HZ时，
=5.25（dB）
③当f=500HZ时，
=7.15（dB）
④当f=1000HZ时，
=7（dB）
⑤当f=2000HZ时，
=7.375（dB）
⑥当f=4000HZ时，
=5.225（dB）
五、现有各材料的吸声系数α如任务表2所示。
由A=Si*αi，和S天=S地=135m2，S墙=160m2，S窗=80m2,即可算出A1,记录在表3第四行.
①当f=125HZ时，A1=0.1×160+135×0.36+80×0.18+135×0.01=80.35（m2）
②当f=250HZ时，A1=0.05×160+135×0.44+80×0.06+135×0.01=73.55（m2）
③当f=500HZ时，A1=0.06×160+135×0.31+80×0.04+135×0.01=56（m2）
④当f=1000HZ时，A1=0.07×160+135×0.29+80×0.03+135×0.01=54.1（m2）
⑤当f=2000HZ时，A1=0.09×160+135×0.39+80×0.02+135×0.02=71.35（m2）
⑥当f=4000HZ时，A1=0.08×160+135×0.25+80×0.02+135×0.02=50.85（m2）
六、根据降噪量公式计算出处理后应有吸声量A2，记录在表3的第五行。
由A2=A1×10^0.1ΔLp。
①当f=125HZ时，A2=80.35×10^0.1×6.75=380.177（m2）
②当f=250HZ时，A2=73.55×10^0.1×5.25=246.367（m2）
③当f=500HZ时，A2=56×10^0.1×7.15=290.528（m2）
④当f=1000HZ时，A2=54.1×10^0.1×7=271.142（m2）
⑤当f=2000HZ时，A2=71.35×10^0.1×7.375=389.847（m2）
⑥当f=4000HZ时，A2=50.85×10^0.1×5.225=169.352（m2）
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