环境噪声设计 环境工程专业

河南城建学院《环境噪声控制工程》

课

程

设

计

专业：环境工程

姓名：牛龙伟

学号：031408229

指导老师：冯兴华焦桂枝李江

目录

《环境噪声控制工程》课程设计说明书

一、设计题目

二、设计目的

三、设计资料

四、空压机噪声控制说明

1、空压机噪声源分析

2、空压机噪声的控制方法

《环境噪声控制工程》课程设计计算书

一、A计权声级的计算

二、有关车间噪声设计控制

三、阻性消声器的设计

《环境噪声控制工程》课程设计说明书

一、设计题目：某空压机房降噪系统设计

二、设计目的：设计的目的就是让同学在理论学习的基础上，通过设计，使学生不但将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对噪声理论基础，噪声控制技术等方面的知识进一步加深认识，同时在使用图书资料，设计手册，工程制图等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立解决工程实际问题打下一定的基础。

三、设计资料

下面某空压机房内工人实际操作点的实测频谱图

图1：某空压站站房内噪声倍频程频谱图

该站房长12米，宽9米，高3米。车间内有两台型号为4L-20|8空压机，机器沿车间长度靠一侧布置，机器相距2米。工人操作点距声源的距离为1.6-2.4米，房间壁面的平均吸声系数为0.025。工人在车间工作时间每天不超过2小时。试采取有效措施对车间噪声进行设计控制，达到国家《工业企业设计卫生标准》的要求

四、空压机噪声控制说明

空压机是厂，矿广泛采用的动力机械设备，它可以提供压力波动不大的稳定气流，具有转到平稳，效率高的特点。但空压机运转的噪声较大，一般在90-110db(A），而且呈低频特性，它严重危害周围环境，尤其在夜晚影响范围达数百米。因此，如何控制空压机噪声是工业噪声控制中常遇到的问题。

1、空压机噪声源分析

空压机按其噪声原理可分为容积式和叶片式两类。容积式压缩机又分复式和回转式，一般使用最为广泛的是活塞式压缩机。空压机是个综合性噪声源。它的噪声主要是进，出口辐射的空气动力性噪声，机械运动部件产生的机械性噪声和驱动电机噪声等部分组成。

a、进气的排气噪声

空压机的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动形成的。进气噪声的基频与进气管内的气体脉动频率相同，它们与空压机的转速有关。

进气噪声的基频可用下式计算：

i fi nz

60

式中 Z——压缩机与气缸数目，单缸Z=1，双缸Z=2；

n——压缩机转数（r/min)

i——谐波序号，i=1,2,3，....。

空压机的转数较低，往复式转数为480-900r/min，因此，进气噪声频谱呈典型的低频性能，它的谐波频率也不高。

空压机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。由于排气端与贮气罐相连，因此，排气噪声较进气噪声弱，所以，空压机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。

b、机械性噪声

空压机的机械性噪声，一般包括构件的撞击，摩擦，活塞的振动，阀门的冲击噪声等，这些噪声带有随机性，呈宽频性特性。对这类噪声控制，在机械的设计，选材，加工工艺，平衡诸多方面就应加以考虑，这在实际应用中很重要。当然，也可以采用被动的噪声控制设施，如阻尼减振，隔声等。

c、电磁噪声

空压机的电磁噪声是由电动机产生的。电机噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是

比较弱的。但对于一些空压机由柴油机驱动时，则柴油机就成为主要噪声源，柴油机噪声呈低中频特性。实验表明，同一种空压机，若由电机驱动改为柴油机驱动，其噪声要高出10db(A)以上。

综上所述，空压机的噪声主要是进排气空气动力性噪声最强，其次为机械性噪声和电磁噪声。

2、空压机噪声的控制方法

a、进气口安装消声器

在整个空压机组中，进气口辐射的空气动力性噪声最强。在进气口安装消声器是解决这一噪声的最有效的手段。一般可将机器口引到车间外部，然后加装消声器，因而进气噪声呈低频特性，所以，一般加装阻抗复合成消声器，如设计带插入管的多节扩张至微穿孔板复合式消声器。

b、空压机装隔声罩

在环境噪声标准要求较高的场合，对于空压机的噪声，如仅在进气口安装消声器，往往不能满足降噪的要求，还必须对机壳及机械构件辐射的噪声采取措施，在整个机组加装隔声罩是控制这种噪声的有效措施。对隔声罩的设计要保证其密闭性，以便获得良好的隔声效果。为了便于检修和拆装，隔声罩设计成课拆式，留检修门及观察窗，同时考虑机组的散热问题，在进出口风口安装消声器。

c、空压机管道的防振降噪

空压机的排气至贮气罐的管道，由于受排气的压力脉动作用，而产生震动及辐射出噪声。它不仅会造成管道和支架的疲劳和破坏，还会影响周围操作人员的身心健康。为此，对管道可采用下列方法防振降噪。

(1)、避开共振管长

当空压机的激发频率与管道内气柱系统的频率和固有频率相吻合而引起共振，此时的管道长度，成为共振管长。对于空压机的管道，它一端与空压机的气缸相连，另一端与贮

气罐相通。由于贮气管得容积远远大于管道的容积，所以，可将-管道堪称一端封闭，其声学管内的气柱固有频率可由下式计算；

i l

c fi 4

式中 c ----声速 l-------管道 i------1,3,5……； 可计算出基频及谐频。

一般共振区域位于(0.8~1.2)fi 之间，设计输气管道长度是，应尽量避开与共振频率相关的长度。

(2)、排气管中加装节流孔板

在排气管道中加装节流孔板。节流孔板相当于阻尼原件，对气流脉动起减弱作用。由于气流截面面积的变化，造成声学边界条件的改变，限制管道的驻波形成，从而降低了管道的震动和噪声辐射。 d 、 贮气罐的噪声控制

空压机的不断地将压缩气体输送到贮气罐内，罐内压缩空气在气流脉动的作用下，差生激发震动，从而伴随强烈的噪声，同时激励壳体震动辐射噪声。这种噪声，除采取隔声方法之外，也可在在贮气罐内悬挂吸声器，利用吸声体的吸声作用，阻碍罐内驻波德形成，从而达到吸声降噪的作用。 e 、 空压机站得噪声综合控制

许多工矿企业里，通常有多台压缩机供生产的需要，因而建有压缩机站。压缩机的噪声很大，如果对每一台空压机的进气口都安装消声器，不仅工作量大，而且投资业难以接受。因而，对于一些已建德空压机站，要根据具体情况，在站内采取吸声，建隔声间等降噪措施。 隔声间是在空压机房内建造相对安静的小房子，以供操作者休息用。这个休息室的门窗均做声学处理。实践证明，空压机站内建造的隔声间，可以将噪声控制在60dB （A ）以下。 另外，在站内进行吸声处理，如顶棚和墙壁悬挂吸声体，也可以使站内噪声降低4~10dB （A ）。

上述的噪声控制措施，一般是在已建的空压机站实施的。以噪声控制的效果及投资来看，如在空压机站工艺设计、土建施工时综合考虑噪声控制措施，投资少并有满意的降噪效果。 本设计采用阻性消声器。

《环境噪声控制工程》课程设计计算书

一、从空压机厂房内噪声倍频程频谱图计算A 计权声级

中心频率/HZ 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 频带声压级/dB 89 91 94 96 95 92 94 89 A 计权修正值 -26.2 -16.1 -8.6 -3.2 0 +1.2 +1.0 -1.1 修正后频带声级/dB 62.8 74.9 85.4 92.8 95 93.2 95 87.9 各声级叠加/dB ——

——

85.4

92.8

95

93.2

95

87.9

总的A 计权声级/dB

100.5

总的A 计权声级=100.5dB

按现有企业噪声标准的规定，在93dB 噪声环境中工作时间只允许4h ，其余4h 必须在不大于90dB 的噪声环境中工作；在96dB 噪声环境中工作的时间只允许2h ，其余6h 必须在不大于90dB 的噪声环境中工作。工作环境噪声每增加3dB ，在此环境中的工作时间就必须减少一半，但最高不得超过115dB 。 故消声量 △L T =100.5d B －96dB=4dB

该站房长12m ，宽9m ，高3m ，故混响室面积为：

S=（12×9+9×3+12×3）×2=342m 2

声源位置在两个刚性平面的交线上，全部声能只能向1/4空间辐射，Q 为4； 房间常量

77.8025

.01025

.03421=-?=-=

ααS R 0796176.0244422=?=ππr Q r 取值（1.6～2.4）,取2m 。 456.077

.84

4==

R 故

R

r Q 4

42?π 当受声点离声源很远时，2

4r Q π远小于4/R ，室内声场以混响声为主，直达声可忽略。 二、有关车间噪声设计控制

进气口噪声控制：（低频：抗性消声器） 排气口噪声控制：（频段宽：阻性消声器） 控制机体的振动：（使用隔振器） 三、阻性消声器的设计

设空压机风量为50m 3

/min ，进气管直径为250mm ，采用阻性消声器。

根据目前大多数国家规定工业企业卫生噪声标准NR 为85，查图得：8个倍频带的允许

声压级依次为：103、97、92、87、84、82、81、79。

表1 4L-20/8型鼓风机进气口消声器设计表

序号

63 HZ 125 HZ 250 HZ 500 HZ 1000HZ 2000HZ 4000HZ 8000HZ A

1 倍频程声压级（dB ）

108 112 110 116 108 106 100 92 117 2 NR85(dB)

103 97 92 87 84 82 81 79 90 3 消声器应有的消声量（dB ） 5 15 18 29 24 24 19 13 27 4 消声器周长与截面之比P/S

16

16

16

16

16

16

16 16 5 材料吸声系数0α 0.30 0.50 0.80 0.85 0.85 0.86 0.80 0.78 6

消声系数)(0α? 0.4

0.7

1.2

1.3

1.3

1.3

1.2

1.1

7 消声器所需长度（m ） 0.78 1.34 0.93 1.39 1.15 1.15 0.98 0.74 8

气流再生噪声a L 0

83

①确定消声器的消声量

根据4L-20/8型进气口测得噪声倍频程声压级，如表1中第一行，安装消声器后，在进气口1.5m 处噪声应控制在NR85曲线内，其倍频程声压级列于表1中的第二行，经计算所需消声器的消声量列于表1中的第三行。

②确定消声器的结构

根据该风机的风量和进口，可选定直管式阻性消声器，消声器截面周长与截面积之比，列表1中第四行。

③选择吸声材料及吸声层

吸声材料可选用超细玻璃棉。由噪声的倍频程声压级看，超低频段噪声较强。吸声层厚度取150mm ，填充密度为20kg/m 3

。根据气流速度，吸声层护面采用一层玻璃布加一层穿孔板，板厚2mm ，孔径6mm ，孔间距为11mm 。这种结构的吸声系数列于表1中的第五行，由吸声系数查表1得消声系数)(0α?值，见表1中第六行。

④消声器长度的设计

由公式 可计算出各频带所需消声器的长度。 式中 △L ——消声量（dB ）；

)(0α?——与材料吸声系数0α有关的消声系数（dB ）； P ——通道截面的周长（m ）； S ——通道横截面面积（㎡）； l ——消声器的有效长度（m ）。

)(93.016

1

2.118)(0250m P S L L =?=?=

αα

)(39.116

1

3.129)(0500m P S L L =?=?=

αα

)(15.116

1

3.124)(01000m P S L L =?=?=

αα

2000L )(15.116

1

3.124)(0m P S L =?=?=

αα

)(98.016

1

2.119)(04000m P S L L =?=?=

αα

)(74.016

1

1.113)(08000m P S L L =?=?=

αα

为了满足各频率降噪量的要求，消声器的设计长度取最大值。该消声器取L=1.4m 。 根据上述分析与计算，消声器的设计方案如图所示。

风机进口直管式阻性消声器（单位：mm ）

⑤计算高频失效的影响 由式 P

C f 85

.1=失 ）（失HZ f 251625

.0340

85

.1==，在中心频率4kHZ 的倍频带内，其消声器对于高于2516HZ 的频率段，消声量将降低，上面设计的消声器长度为1.4m ，在8kHZ 的消声量为24.64dB,但由于高频失效，按式L n

L ?-=

'?3

3计算，在中心频率8kHZ 的倍频带内的消声量为 )(4.166.243

1

333dB L n L =?-≈?-=

'? 式中 L '?——高于失效频率的某一倍频带的消声量（dB ）； N ——高于失效频率的倍频程带数；

L ?——失效频率处的消声量（dB ）。

该计算中，取8kHZ 近似为倍频带内，消声量为16.4dB ，由表1中第三行看出，8kHZ 的所需的消声量为13dB ，所以即使高频失效导致消声量下降，本设计的消声器的消声量满足要求。

⑥验算气流再生噪声 消声器内流速： )/(99.1625.04

60502

s m S Q V =??==

π 由式 V L a lg 60)218(0+±=,有 99.16lg 60)218(0+±=a L 74)218(+±= )]()[292(A dB ±=； 式中 a L 0——气流再生噪声[dB(A)]； V ——消声器通道内的流速（m/s ）。

气流再生噪声近似按点生源，在自由场传播公式 折合离进口1.5m 处的噪声级： 11lg 200--=r L L A A 115.1lg 2094--= )]([79A dB =

式中 P L ——距离声源某点处的声压级，dB ； W L ——声源的声功率级，dB ； r A ——由声波扩散造成的衰减，dB ； c A ——由介质吸收造成的衰减，dB 。

计算得气流再生噪声级为79dB(A)，与降噪标准的表1中第二行比较，噪声级控制在90dB(A)以内，可以看出，气流再生噪声对消声器性能影响可忽略。