噪声污染控制工程课程设计.doc

噪声污染控制工程课程设计
说明书
第一章 原始资料
1.1 设计名称：离心风机的降噪控制设计。
1.2 设计主要内容
某厂一大型离心机位于工业广场附近、距风机出口左侧100m处有一座办公楼，右侧及前方为菜地。由于出气口噪声很高，影响工程技术人员及人们的工作效率；另外，风机房内噪声也很高，但操作者经常呆在隔声间内，故机壳和电机的噪声危害不大，可以不予考虑。鉴于上述情况，可对排气噪声采取控制措施。风机、办公楼的平面布置图如图1。
100m
办公楼
风机
工业、广场哈

图1：风机、办公楼平面布置图

该大型离心机K2—73—02NO.32F风机的性能参数：功率为2500kw，风量为9500m/h，风机叶片数=12，转数n为600r/min。出风口为直角扩散弯头。出口呈3m×3m的正方形。
在风机排风口左侧45°方向1m处，测得A声级为109dB，其倍频带声压级如下表所示。
倍频程
（HZ）

125

250

500

1000

2000

4000
A
dB
C
dB
倍频带声压级
(dB)

100

108

108

103

100

95

109

115
而在距离风机出口100m处的办公楼窗前1m处测得的环境噪声
如下表所示：
倍频程（Hz）
125
250
500
1000
2000
4000
倍频带声压级(dB)
42.9
55.85
62.4
58
49.6
35.8
1.3 有关标准和设计规范的说明
本设计中所参考的标准同设计规范均以《城市区域环境噪声标准》
GB3096—93及《工业企业噪声设计规范》GBJ87—85，为基准，以其它参考资料为辅。
1.4 设计要求
（1）通过对排风机（离心风机）的消声器的设计，掌握有关环境噪声控制的设计计算的基本过程，包括噪声源的普查、降噪方案的确定、相关降噪设备的选择和结构设计等；
（2）要求独立完成相关的设计内容，不得抄袭。
第二章 消声器的设计计算
2.1. 降噪要求情况
设计在风机排风口左侧450方向1m处得A声级降为85dB。
由公式Lp＝NR＋5 （Lp大于或等于75dB ）
可得，NR＝85－5＝80
查NR曲线，得各倍频带在NR70曲线上各对应的声压级分别如下表所示
倍频程（HZ）
125
250
500
1000
2000
4000
倍频带声压级（dB）
90
85
82
79
77
76

2.2 消声器的设计计算
2.2.1 消声器的面积与通道结构的确定
根据风机的风量Q=9500m3/h，可选定片式的阻性消声器形式。
根据设计数据气流速度宜小于8m/s,本设计选取v=6m/s。
所以消声器的总面积：
设计选用3个结构和材料相同的通道，则单个气流通道面积为：

根据经验片式消声器的片距宜取100－200mm，片厚宜取100－150mm,本设计中取片距，片厚取。
计算气流通道的结构参数如下：
单个通道气流通道高度为：，取1.10m
消声器的周长和截面积的比为：

2.2.2 吸声材料的选择

因为所处理的噪声在各频带的噪声值都很大，由于超细玻璃丝棉具有质轻、柔软、容重小、耐热、耐腐蚀等良好的优点。且它的吸声系数大于其他吸声材料。所以在本设计中，采用吸声系数较大的超细玻璃棉。
吸声材料选用密度为20kg/m3,厚度为150mm的超细玻璃丝棉。其在各频带的吸声系数如下表所示：
频带/Hz
125
250
500
1000
2000
4000
α0
0.50
0.80
0.85
0.85
0.86
0.80
消声器截面图如图1所示

2.2.3 护面材料
按有关规定，本设计中消声器内流速为6m/s，小于10m/s，是不需使用穿孔板的，只用金属丝网护面即可。但是，考虑到超细玻璃丝棉的厚度比较厚，所以选择使用护面材料，选用一层金属丝网加一层穿孔率大于20%的穿孔板，
板厚2mm，孔径6mm，孔间距11mm。
2.2.4 外壳材料
因为消声器的尺寸较大，为了达到一定的强度，故外壳材料采用钢板，厚度为3mm，钢板之间采用连续电弧焊接的方式。
2.2.5 应有消声量计算
应有消声量在数值上等于消声前各倍频带声压级减去噪声标准相应倍频带的声压级。计算表达如下：
＝Lp1－Lp2＝100－90＝10dB
同理可得，，，
，
2.2.6 材料吸声系数的转换
α0
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60～1.00
φ（α0）
0.47
0.55
0.64
0.75
0.86
1～1.5

根据查得的超细玻璃棉吸声系数，转换成相应的消声系数，如下表：
α0
0.50
0.80
0.85
0.85
0.86
0.80
φ（α0）
0.75
1.25
1.31
1.31
1.33
1.25
2.2.7 各倍频程所需的长度
根据公式： ，分别算每个倍频带所需的长度.
式中：ΔL——消声器的消声量，dB；
——与材料吸声系数有关的消声系数；
P——通道截面周长，m；
S——消声器通道的有效横截面积，m2；
l——消声器的有效部分长度，m；
各频率下的消声器长度计算：
，
，
，

2.2.8 长度确定后消声器的实际消声量
为了满足要求，消声器长度应取各倍频带所需长度的最大值，由于发生高频失效现象，为防止最后结果超标，故适当加长消声器的有效长度，通过验算后在本设计中消声器的有效长度取1.5m。所以按公式：△L 可得各倍频带的实际消声量分别为:
,，,
,
2.2.9 计算高频失效的影响
消声器通道的当量直径D

高频失效频率f

式中：C——声速 340m/s
由计算的高频失效可以看出，其消声器对于高于2859.09Hz的倍频段，消声量将降低。上面设计的消声器长度为1.5m，在4000Hz的消声量为44.28dB，但由于高频失效，在中心频率
4000Hz的倍频带内的消声量为：
=×30.19=20.13dB 大于19dB, 符合要求。
式中：——高于失效频率的某倍频程的消声量
——失效频率处的消声量
N——高于失效频率的倍频程频带数
2.2.10 修正后的实际消声量
因高频失效,修正后的实际消声量如附表所示。
2.2.11 A计权修正值
查表可知各频段的修正值如下:
频段/Hz
125
250
500
1000
2000
4000
A计权修正值/dB
-16.10
-8.60
-3.20
0.00
+1.20
+1.00

2.2.12 消声后各A声压级
用本底噪声值减去修正后的实际消声量可得到消声后的声压级。
,
同理可得其他倍频带消声后的声压级

2.2.13 叠加后总的A计权声压级

倍频带/H z
125
250
500
1000
2000
4000
各声压级/dB
65.79
69.21
73.16
71.36
69.08
65.81
总A计权声级/dB
77.66
2.2.14 校核计算
1.高频失效部分已经在上面计算过。
2．气流再生噪声量计算
消声器内气流流速为

由式得：

取最大值65.41dB，与原噪声77.66dB叠加可得
总噪声量为：77.91（dB）<85（dB）, 符合要求。

2.2.15 压力损失计算
由于消声器的长度1.6米较小，可忽略其沿程损失，只考虑其局部阻力损失。
阻力系数取为0.8，所以局部阻力为:

因为计算出来局部损失很少，所以对风机及电机的影响不大。

2.2.16 功能区校核计算

在办公楼窗前1m处测得的环境噪声如下表所示
倍频程（Hz）
125
250
500
1000
2000
4000
倍频带声压级（dB）
42.9
55.85
62.4
58
52.6
45.8
A计权修正值
-16.10
-8.60
-3.20
0
+1.20
+1.00
修正后频带声级(dB)
26.80
47.25
59.20
58.00
53.80
46.80
各声级叠加(dB)
略
略
60.16
53.80
略
总的A计权声级（dB）
62.43dB > 55dB
安装消声器后，噪声量减少，检验到办公楼前1米处的环境噪声，根据声音的距离衰减公式：可得风机出口100米处的声压级为：

根据环境噪声标准，办公室所在区域的环境噪声最高限值为45dB（夜间）～55dB(昼间)。
37.91dB < 45dB，符合要求。所以安装设计消声器后，风机的噪声不会对办公室的环境产生影响，不用对办公室采取额外的噪声设施处理。
5．消声器的尺寸
总高度：
总宽度：

总长度：1700mm

第三章 安装说明
3.1．消声片的安装
考虑到消声板到一定的时间要进行清洁或更换，所以设计成活动式的消声板。消声板由钢制工字型支架和吸声板组成，金属丝网用挂钩的方式固定在工字型支架上。外壳上顶部和底部根据制成的消声片的宽度尺寸，用角钢焊成合适大小的插槽，可将消声片插入，更换时又可随意抽出

3.2．吸声材料支架
支架采用14号标准工字钢和的槽钢做支架。

3.3．接口说明
由于消声器跟风机出口的尺寸不同，故采用变径管，变径管两端用法兰连接。为了防止振动产生的噪声，需加上软垫（橡胶隔振垫），变径管和消声
器之间的法兰用螺栓连接。
3.4．消声器的安装
消声器的安装中，考虑到消声器的重量比较的重，故需要选取标准规格的支撑架对消声器进行固定。

参考资料：
[1] 马大猷．噪声与振动控制工程手册．北京：机械工业出版社， 2002
[2] 陈秀娟. 实用噪声与振动. 化学工业出版社 ,1996
[3] 吕玉恒．噪声与振动控制设备及材料选用手册．北京：机械工业出版社，1999
[4] 洪宗辉．环境噪声控制工程．北京：高等教育出版社，2010
[5] 工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008）
[6] 声环境质量标准（GB3096-20080