基础考试-物理污染防治技术知识点-.pptx

环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-1基础考试:物理污染防治技术 毛东兴 同济大学声学研究所同济大学声学研究所 环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-2基本概念和知识o声波与噪声n声由物体的振动产生(固体声、流体声、气体声)n声源发出声音的振动体，声波是一种机械波，传播的是能量，而不是媒质。n噪声声波的一种。人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。噪声的判断与人们的主观感觉和心理因素有关，即一切不希望存在的干扰声都叫噪声。o噪声的危害：n危害程度取决于o噪声强度大小、频率高低、接触时间长短n危害现象：损伤听力、影响睡眠、诱发疾病、干扰语言交流 甚至 影响设备运转，破坏建筑环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-3基本概念和知识描述声波的基本物理量o声速、波长、频率n声速(c)：声波在媒质中的传播速度，m/s。o与媒质有关，随温度、气压上升而增加。o空气中：n波长(l):20Hz时 20kHz时：n频率(f)：单位时间媒质质点振动次数，周期的倒数。Hz20kHz(超声)环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-4基本概念和知识o噪声的来源/类别n交通噪声：汽车、火车、飞机、轮船等交通工具发出的噪声。o道路交通噪声、轨道交通(铁路)噪声、航空(机场)噪声。o当今城市中的主要噪声源。n工业噪声：工厂企业的各种机器和设备产生的噪声。o不仅直接影响工作人员，还影响附近居民o职业性耳聋的元凶n建筑施工噪声：建筑用的混凝土搅拌机、打桩机、推土机、钻机、风动工具等产生巨大的噪声。n社会生活噪声：o公共娱乐场所、商场、市场等营业性噪声o人群的喧哗声、家庭噪声环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-5基本概念和知识o噪声的来源/产生机理n空气动力性噪声：高速、不稳定气流形成的涡流/湍流而引起气体振动。如：喷注噪声，涡流噪声，燃烧噪声n机械性噪声：撞击噪声、摩擦噪声；机械部件噪声n电磁噪声：磁场的变化引起电气部件的振动 如：电机、变压器n电声性噪声：由于电能声能转化而产生的。如：广播、电视、电话等环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-6基本概念和知识o噪声的特征n可变性：任何声音都可能成为噪声。o当人们不需要时，音乐也是噪声。o现在不是噪声的声音，将来可以成为噪声。n局部性：在空气中衰减很快，影响范围具有局部性。n瞬时性：o噪声源停止发声后，噪声污染即消失。o不会残流污染物质 但听力损伤等疾病具有累积效应n(日常噪声污染)不直接致命：o危害是慢性的和间接的环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-7噪声的评价量o声压和声压级n声压(p)：大气压P0附近的扰动产生的逾量压强，Pa。o表达式：是无方向的标量。o分为：瞬时声压、有效声压(一定时间内的均方根值)n声压级(L):其中：为人耳刚能听到的声音(0 dB)。o声功率和声功率级n声功率(W)：单位时间辐射的总能量，W。n声功率级(Lw):其中 为参考声功率环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-8噪声的评价量级的叠加o声压叠加:能量叠加原则 (n个声源，声压:P1，P2，P3Pn)n如各声源的声压相等，总声压级为：声能量增加1倍，声压级增加3dB。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-9噪声的评价量级的叠加n两声压级迭加时，总声级由其中较大的那个分贝值决定两声级差值/dB012345678910大声级增加值/dB32.5 2.1 1.8 1.51.21.0 0.8 0.6 0.5 0.4n差值大于10dB以上时，较小的声级可忽略不计。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-10噪声的评价量o响度与等响曲线n声压级与响度N(Sone)、响度级LN(Phon)o声压级：声音客观(物理)上的大小；o响度(级)：声音主观(听觉)感觉上的强弱。n等响曲线 LN40 Phon时 N1 Sone 2 Sone 的声音比 1 Sone的 声音响1倍 响度级每增加10phon 响度增加1倍 声能量增加1倍，声压级增加3dB。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-11噪声的评价量o计权声级n计权声级：根据等响曲线，对客观物理量进行修正，使得测量结果与人耳听觉主观感受更加一致。n计权网络种类：A、B、C、DnA计权：依据40phon等响曲线进行频率计权，dB(A)nA计权的频率响应 40phon ELLC环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-12噪声的评价量o频带声级n更准确地得到噪声源的频率特征，在噪声控制中采取针对性的措施nn1：1/1倍频程nn1/3:1/3倍频程 频带1/3倍频程1/1倍频程中心频率/Hz800100012501000A声级 /dB80838086上限频率下限频率中心频率环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-13噪声的评价量o等效连续A计权声级LAeqnA声级：随时间变化不大的稳态噪声nLAeq：如交通噪声等起伏明显/不连续的噪声，用某一时刻A声级不能正确表征。n表示一段时间内的能量平均一段时间内的能量平均n等时间间隔测量 n不等时间间隔环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-14噪声的评价量o等效连续A计权声级LAeq计算:例例例例1 1例例例例2:2:测量某住宅窗外的8小时等效连续声级，每5分钟测量一次。测得结果为50dB共24次，55dB共48次，60dB共12次，65dB共12次。求该点的8小时等效连续声级。时间段8:009:209:2012:0014:0016:0016:0018:00A声级 /dB87959081环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-15噪声的评价量o昼夜等效声级 Ldnn反应昼间/夜间噪声对人影响的差异 一般取7:0022:00为白天，22:007:00为夜间。由当地政府规定。n昼晚夜等效声级n反应相同噪声级对人的不同行为活动状态影响的差异夜间噪声的干扰增加10dB昼间夜间昼间夜间晚间环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-16噪声的评价量o累计百分数声级Lnn定义：在测量时间内，有n%时间内声级超过Lnn常用参量：L10峰值噪声级 L50中值噪声级 L90本底噪声级 n与Leq关系中值量噪声起伏环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-17噪声的评价量o噪声评价数NRn反应噪声对听力、语言的干扰，以及主观烦恼。室内活动场所(音乐厅、图书馆、办公室等)的本底噪声常规定NR数。n计算：曲线或公式 1.各倍频带声压级曲线比较，得出各倍频带的NRi值；2.取其中的最大NRm值（取整数）；3.NRm+1即得所求环境的NR值。n与LA的近似关系环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-18 噪声与振动测量仪器o声级计的分类n分类按用途o用于稳态噪声测量：精密声级计&一般声级计o用于非稳态和脉冲噪声测量：积分声级计&脉冲声级计 n分类按体积o台式、便携.o分析仪.n分类按精度类型精密级普通级0IIIIII误差0.4dB0.7dB1.0dB1.5dB用途实验室标准仪器实验室精密测量现场测量噪声监测、普查环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-19 噪声与振动测量仪器o声级计结构和原理传声器前置放大器计权网络均方根值检波器指示器o声级计使用方法n校准：使用前后采用活塞发生器(124dB250Hz)或声级校准器(94dB1000Hz,114dB1000Hz)进行校准n快档(F)和慢档(S):分别适用于变化快和相对稳定的噪声。n背景噪声修正：n环境影响：有风时加风罩。规定的气象条件下测量。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-20 噪声与振动测量测量方法o环境噪声测量n城市区域环境噪声测量o网格法：500m 500m分格，昼、夜分别测量。测点位置：离地1.2m1.5m，离窗1m。o定点法：优选点长期监测。n交通噪声测量o测点：路口之间，离车行道路沿20cmo测量时间：每次20min，并记录车流量(大车、小车)n铁路边界噪声o测点：距离铁路外规中心线30m，离地1.2mo测量时间：快(F)档1h的等效A声级o机场周围噪声测量o评价量：等效感觉噪声级LWECPNo测量方法：环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-21 噪声与振动测量测量方法o工业企业噪声测量n厂界噪声测量o测量条件：气象条件，加风罩，正常生产，测量时段。o测点位置：厂界外1m，高度1.2m以上。噪声敏感点n车间噪声测量o测点：操作人员耳旁。站位离地1.5m高，坐位离地1.1m高n机器设备噪声测量o测点：小机器离开0.3m，中机器0.5m，大机器1.0m。o振动测量n测量量：位移、速度或加速度 等效连续振级。n城市区域环境振动测量环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-22评价量和标准主要标准o环境噪声标准的三大类别n环境质量标准、噪声排放标准、产品噪声标准o城市区域环境噪声最高限值 LAeq 特征：夜间最高不超过夜间最高不超过55dB，昼间，昼间/夜间相差夜间相差10dBo工业企业厂界噪声标准类 别昼 间夜 间0504015545260503655547055类 别昼 间夜 间I5545II6050III6555 IV7055环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-23评价量和标准主要标准o工业企业噪声卫生标准n车间内部容许噪声级n流动工作位置的分段计算(5dB为一段，如80dB表示7882dB)n评价量1：等效连续A计权声级 Leq大于90dB为超标每个工作日噪声暴露时间/h 84211/21/41/81/16允许噪声级/dB 90939699102105108111最高噪声级/dB 115环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-24噪声防治技术o控制噪声的途径n噪声传播过程中的三要素：声源、传播途径、接受者n声源控制(最好的方法)：1.从机械设备的噪声产生机理出发，降低机械噪声、流体动力性噪声等；2.声源位置的合理布局；3.隔振罩、隔声间等(传播途径)n传播途径：隔声、消声、隔振、吸声.n接受者位置防护：1.操作室防护(隔、吸)；2.个人防护o噪声控制的基本程序n测量分析确定降噪量噪声控制方案设计施工验收噪声源传播途径接受者降低噪声源的发射增加传递损失或插入损失。隔声、消声降低噪声照射和暴露。防护，隔、消、吸环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-25噪声防治技术吸声降噪o基本概念n吸声降噪：利用吸声材料(或结构)吸收声能来减低噪声强度的技术。o吸声材料的分类n阻性(多孔性)吸声材料 多孔性、泡沫类材料 n共振吸声结构 共振频率附近吸声。穿孔板吸声结构。n复合吸声结构以上2种的组合o吸声性能的评价n吸声系数：(01)o 全反射，不吸声o 全吸声，无声能反射o 称为 吸声材料环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-26噪声防治技术吸声降噪o吸声性能的特征n材料或结构的吸声系数与声波的入射方向有关。o垂直入射吸声系数、无规入射吸声系数n吸声系数是频率的函数n平均吸声系数n降噪系数(NRC)抗性吸声结构阻性吸声材料环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-27吸声降噪多孔吸声材料o吸声机理n声波进入材料的细微孔隙 粘滞性和热传导效应 声能转变为热能而耗散 n材料内部贯通的孔是吸声的关键n典型材料：超细玻璃棉，泡沫等o影响吸声性能的因素n材料厚度：第一共振频率fr变化 D增大一倍，fr下移1 Oct 增加厚度扩展低频吸声性能！环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-28吸声降噪共振吸声结构o吸声特点n吸声频带比较窄，吸声效率较低 n吸声频率容易选择和控制n弥补多孔吸声材料低频吸声的不足oHelmholtz(单腔)共振吸声结构n共振频率：颈口面积 颈长 空腔容积 声速环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-29吸声降噪共振吸声结构o薄膜共振吸声结构n共振频率：o薄板共振吸声结构n共振频率：膜的空腔深度,m膜的面密度,Kg/m2空气密度,Kg/m3K结构的刚度系数 Kg/m2s2 E板的动态弹性模量(N/m2)环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-30吸声降噪共振吸声结构o穿孔板共振吸声结构 n共振频率：n可以看称是单腔共振吸声器的组合n等效于质量弹簧系统。后添吸声材料可增加吸声带宽。o微穿孔共振吸声结构n微穿孔板：板厚、孔径1mm，穿孔率1%3%n孔小声阻大；板薄声质量小 良好的吸声性能n多层使用，进一步提高吸声带宽到 45个倍频程 穿孔率 空腔深度 有效厚度le=l+0.8a 环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-31吸声降噪共振吸声结构o空间吸声体 n分散吊于顶棚下的特定吸声结构n用于减低室内噪声、改善室内音质环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-32吸声降噪室内声学基础o平均吸声系数：不同表面吸声系数的平均 注意与吸声性能定义中平均吸声系数(频率的平均)的差别 o混响时间n混响的概念n混响时间T60:声源停止发声后，声压级衰减60dB所需时间。o吸声量：oW.C.Sabine公式：oC.F.Eyring 公式：o空气吸收修正：空气吸收衰减系数环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-33吸声降噪吸声降噪效果o吸声降噪的原理 o吸声降噪量计算 环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-34吸声降噪吸声降噪效果o吸声降噪的设计原则n房间平均吸声系数较小时可行；n根据噪声的频率特征，选取对应的吸声结构；n尽可能靠近声源处进行吸声处理；n综合考虑其它因素：通风采光、防火防潮等。o吸声降噪的设计工作内容n获得(实测、预测)噪声源数据(声级、频谱)；n确定吸声降噪量；n估算处理前/后平均吸声系数(房间常数)；n确定吸声材料或结构；n确定材料面积和安装；环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-35隔声降噪基本概念o隔声降噪：n利用屏蔽物将声源与接收者分开，阻断空气中的声传播o建筑物中噪声传播途径n空气传声空气声。n固体传声固体声。o隔声性能评价量n声能透射系数：n隔声量R：n隔声性能的一般特点o给定构件:Rf;o低频R较低，高频R较高透射声能 入射声能 环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-36隔声降噪基本措施o隔声墙n质量定律墙体越重，隔声越好。n双层墙(空气夹层)隔声性能优于同样质量的单层墙。o隔声罩 n作用：阻隔机器噪声向外辐射。如空压机、柴油机、水泵、电动机n类型：全封闭，半封闭，隔声箱等o隔声间：隔声墙体隔声门等构建组成的房间o隔声屏：声源与接收点间的屏障n声影区内噪声降低n声屏障环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-37隔声降噪基本措施本页图片由上海申华声学装备有限公司提供环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-38消声降噪基本概念o消声器的类型n阻性消声器 利用内填的多孔性吸声材料实现吸声 n抗性消声器 通过管道系统的阻抗失配，反射声波，实现消声。n其它：阻抗复合、排空(扩散)、有源、微穿孔板.o消声器性能的评价n消声量：o插入损失消声量ILo传递损失消声量TLn阻力损失空气动力性能o总压损失，静压差n机械动力性能阻性消声器 抗性消声器 环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-39消声降噪基本概念o消声器的消声性能n插入损失消声量ILn传递损失消声量TLIL简单直观，但与安装消声器的声源、末端负载等管道系统因素有关，是消声器与系统配合后的综合效果。TL反映的是消声器本身的性能，与管路系统情况无关。适宜进行消声器理论分析和效果检验。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-40消声降噪阻性消声器o阻性消声器的类型n消声机理：声波进入消声器内，因摩擦、粘滞等将声能转化为热能n性能特点：中高频消声效果好，低频比较差。n类型：直管式、片式、折板式、蜂窝式、迷宫式、消声弯头o抗性消声器n消声机理：依靠管道截面突变，产生声波 的反射、干涉，降低噪声向外辐射。n性能特点：中、低频可得到较好性能。n类型：扩张室式、共振腔式环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-41 隔振降噪基本知识o振动的基本描述量：n位移、速度、加速度o三者都是频率 f 的函数o从其中任何一个量可以得到其它量。(加速度积分得到速度，速度积分得到位移，反之亦然)o振动加速度级：n加速度级：其中为 ae 为加速度的有效值；基准加速度n振动级 评价人体承受局部或全身振动的评价量，需指明评价方向(XYZ)环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-42隔振降噪基本知识o振动的危害n人：全身振动、局部振动；感觉频率范围1100Hz 212Hz最敏感。与器官固有频率吻合(人体6Hz,内脏8Hz头部25Hz)n建筑物和设备：破坏或影响正常运行。o振动的评价n振动对人影响4个等级：感觉阈、舒适感降低阈、疲劳工效降低阈、极限阈n振动标准：局部振动标准、整体振动标准、环境振动标准o振动的控制n减少振源扰动、防止共振、采用隔振技术。o隔振的分类n积极隔振：主动隔振，即对振源采取隔振措施；n消极隔振：被动隔振，对受干扰设备采取隔振措施。环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-43隔振降噪基本知识o隔振原理n振动传递率To单自由度无阻尼条件下简化为：n隔振效率h f/f0 1，Tf10.2f/f0 1 f/f0 ,Tf ；即隔振系统固有频率明显低于扰动频率，并减小阻尼，最佳阻尼比在0.020.2之间n2.若扰动频率f比较低，难以满足以上频率要求，则需增大阻尼以抑制系统的振动响应。n3.对可能出现的共振区，采取阻尼措施，控制“通过共振”。o阻尼减振n阻碍物体的相对运动，转化为热能或其它能量n作用：减小振幅、瞬间冲击回稳、减少机械振动声辐射、降低振动传递.n阻尼的6大类别：工程材料内阻尼、液体的黏滞阻尼、结合面阻尼与库仑摩擦阻尼、冲击阻尼、辐射阻尼、磁点效应阻尼o隔振器材n分类：隔振器、隔振垫、柔性管接头n隔振器：弹簧隔振器、橡胶隔振器环保工程师物理污染防治技术同济大学声学研究所1-45 客观(物理)vs 主观(心理)