Определить ожидаемые уровни звукового давления на рабочем месте оператора кабины управления, создаваемого при работе вентиляторной установки, выявить необходимость снижения шума и подобрать глушитель шума.
Исходные данные. Воздух в кабину управления подается через приточную решетку размером 200 ´ 200 вентиляторной установкой с центробежным вентилятором Ц 4 – 70 № 2,5 с параметрами: объемный расход Q, м3/с, давление Н, Па, частота вращения рабочего колеса n = 1400 об/мин, режим работы оптимальный. Размеры кабины управления: ширина G = 4 м, длина Д = 6 м и высота h = 3,5 м. Расстояние между расчетной точкой и приточной решеткой r = 2,5 м. Схема приточной вентиляторной установки показана на рисунке 1. Размер выходного патрубка вентилятора 425 ´ 425.
Скорости движения воздуха в сети воздуховодов не превышают рекомендуемых для предупреждения шумообразования. Поэтому акустический расчет должен
|
|
|
Рисунок 1 – Схема приточной вентиляторной установки
учитывать только шум, создаваемый вентилятором и генерируемый жалюзийной
решеткой (для данной задачи не учитывается). Уровни звукового давления в кабине управления не должны превышать значений, приведенных в таблице 2, п. 3 [1], уменьшенных на 5 дБ, так как шум создается вентиляторной установкой. Численные значения для различных вариантов задач приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Численные значения исходных данных
Вариант | Объемный расход вентилятора, м3/с | Давление, развиваемое вентилятором, Па | Длина участка воздуховода,м | ||
0,008 | 1,5 | ||||
1,0 | |||||
0,009 | |||||
0,011 | 1,5 | ||||
0,007 | |||||
0,008 | |||||
0,009 | |||||
0,007 | |||||
0,011 | |||||
1,0 |
Указания к решению задачи
Для вариантов задачи 1, 2 и 3 необходимые расчеты выполнить в октавных полосах с геометрическими частотами соответственно 31,5; 63 и 125 Гц; для вариантов задачи 4, 5 и 6 – соответственно 250, 500 и 1000 Гц, а для вариантов задачи 1, 8, 9 и 0 - соответственно 2000, 4000 и 8000 Гц.
Так как отношение наибольшего размера помещения к наименьшему 6: 3,5 = 1,71 < 5, то кабина управления относится к соразмерным помещениям, для которых октавные уровни звукового давления L в дБ в расчетной точке при одном источнике шума определяются из выражения
, (1)
где - октавный уровень звуковой мощности, излучаемый вентилятором в воз- духовод, дБ
|
|
; (2)
- общий уровень звуковой мощности вентилятора, определяемый по фор- муле
; (3)
- критерий шумности, величина которого для центробежного вентилятора Ц 4 – 70 № 2,5 со стороны нагнетания согласно [2], равняется 53 дБ;
- поправка, учитывающая распределение звуковой мощности по октавным
полосам, определяется по таблице 2 (извлечение из [4] с учетом типа и серии применяемого вентилятора Ц 4-70), дБ;
- поправка, учитывающая влияние присоединения вентилятора к сети воздуховодов, принимается по таблице 3 (извлечение из [4]);
Таблица 2 - Значения поправки
Среднегеометрическая частота октавной полосы, дБ | Поправка |
З1,5 | |
- снижение октавного уровня звуковой мощности в дБ в элементах сети воздуховодов по пути распространения шума до выхода в помещение, определяемое по формуле
, (4)
Таблица 3 - Значения поправки
Корень квадратный из площади патрубка вентилятора, мм | Поправка в дБ при среднегеометрических частотах октавных полос, Гц | |||||||
12,5 | 7,5 | 0,5 | ||||||
6,5 | 2,5 | 0,5 | ||||||
0,5 |
- снижение октавных уровней звуковой мощности в отдельных элементах воздуховодов в дБ;
- число элементов сети воздуховодов, в которых учитывается снижение уровней звуковой мощности. Для условий данной задачи к этим элементам относятся: прямые участки металлического воздуховода размером 300 ´ 300 мм и длиной ; размером 300 ´ 300 мм и длиной и размером 200 ´ 200 мм и длиной ; плавный поворот воздуховода 300 ´ 300 мм; разветвление воздуховода к жалюзийной решетке и жалюзийная решетка.
Снижение в дБ на 1 м длины в прямых участках металлического воздуховода размером 300 ´ 300 мм и суммарной длиной в зависимости от эквивалентного диаметра воздуховода определяется по таблице 4 (извлечение из [2]).
Величина эквивалентного диаметра прямоугольного воздуховода в м определяется из выражения
, (5)
- площадь воздуховода, м2;
Аналогично определяется для участка воздуховода размером 200 ´ 200 мм и длиной . Снижение в плавном повороте воздуховода 300 ´ 300 мм определяется по таблице 5 (извлечение из [2]).
Таблица 4 - Значения снижения уровней звуковой мощности
Эквивалентный диаметр, мм | Снижение уровней звуковой мощности в дБ /м при среднегеометрической частоте октавных полос в Гц | |||||||
От 75 до 200 | 0,6 | 0,6 | 0,45 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
> 200 £ 400 | 0,6 | 0,6 | 0,45 | 0,3 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
Таблица 5 - Значения снижения уровней звуковой мощности
Эквивалентный диаметр поворота, мм | Снижение уровней звуковой мощности в дБ при среднегеометрической частоте октавных полос в Гц | |||||||
260 - 500 | ||||||||
500 - 1000 |
Снижение в разветвлении воздуховодов определяется по формуле
, (6)
- суммарная площадь поперечных сечений всех ответвлений в м2; - площадь поперечного сечения воздуховода за ответвлением в м2;
- отношение площадей поперечных сечений воздуховодов, равное
, (7)
- площадь поперечного сечения воздуховода перед разветвлением в м2.
Снижение в результате отражения звука от жалюзийной решетки определяется по таблице 6 (извлечение из [2]).
- коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния в м между акустическим центром источника шума (жалюзийной решетки) и расчетной точкой к максимальным габаритным размерам в м источника шума по таблице [3]. Для условий данной задачи = 1.
Таблица 6 - Значения снижения уровней звуковой мощности
Эквивалентный диаметр воздуховода в мм | Снижение октавных уровней звуковой мощности при среднегеометрической частоте октавных полос в Гц | |||||||
– фактор направленности излучения источника шума по отношению к расчетной точке, величина которого для условий данной задачи может быть принята равной 1.
|
|
- пространственный угол излучения источника шума, рад, определяемый по таблице 7 [3].
Таблица 7 – Значения пространственного угла излучения источника шума
Условия излучения | , рад. | 10 , дБ |
В пространство – источник на колонне в помещении, на трубе | 4 | |
В полупространство – источник на полу, на земле, на стене | 2 | |
В 1/4 пространства – источник в двухгранном углу (на полу близко от одной стены) | ||
В 1/8 пространства – источник в трехгранном углу (на полу близко от двух стен) | /2 |
- расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м (если точное положение акустического центра неизвестно, то он принимается совпадающим с геометрическим центром);
k – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в поме- щении, принимаемый по таблице 8 [3] в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения , определяемого по формуле
, (8)
- эквивалентная площадь звукопоглощения, м2, определяемая по формуле
, (9)
- коэффициент звукопоглощения -й поверхности кабины наблюдения. Значения коэффициентов звукопоглощения всех поверхностей кабины управления можно принять одинаковыми и определить по таблице 9 (извлечение из [2]);
- площадь -й поверхности кабины наблюдения, м2;
- эквивалентная площадь звукопоглощения - го штучного поглотителя, м2;
- количество - ых штучных поглотителей, шт.;
- акустическая постоянная помещения, м2, определяемая по формуле
. (10)
- суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м2.
Если будет меньше 0,2, то значение k принять равным 1,25.
Определяем требуемое снижение уровней звукового давления в октав-
Таблица 8 | ||
10 , дБ | ||
0,2 | 1,25 | |
0,4 | 1,6 | |
0,5 | 2,0 | |
0,6 | 2,5 |
ных полосах частот
|
|
, (9)
Все результаты расчетов сводим в таблицу 10.
Если возникает необходимость снижения шума, то для этих целей следует предусмотреть установку трубчатого глушителя шума, представляющего собой звукопоглощающую облицовку канала толщиной 100 мм и имеющего площадь свободного сечения 300 ´ 300 мм.
Требуемая длина глушителя определяется на основании данных таблицы 11 (извлечение из [4]), где приводится эффективность глушителя длиной ℓ равной 1 м.
Таблица 9 – Коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей
Тип помещения | Коэффициенты звукопоглощения в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | |||||||
Посты управления, лаборатории, конструкторские бюро, рабочие помещения управлений | 0,11 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
Таблица 11 - Эффективность трубчатого глушителя
Звукопоглощающий наполнитель | Эффективность глушителя на 1 м длины на среднегеометрических частотах октавных полос в Гц | |||||||
Супертонкое стеклянное или базальтовое волокно | 2,5 | 6,5 | 11,5 | 14,5 | 1,5 |
Литература
1. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96: утв. Кем дата: ввод в действие с 12.12.04. – М.: Информационно – издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
2. Борьба с шумом на производстве: Справочник /Е.Я.Юдин, Л.А. Борисов и др.; под редакцией Е.Я.Юдина. - М.: Машиностроение, 1985. – 400 с.
3. Защита от шума: СниП 23 – 03 – 2003: утв. Кем и дата: ввод в действие с даты 0ё.01.01. – М.: Госстрой России, 2004. – 33 с.
4. Справочник проектировщика. Защита от шума. /под ред. Е.Я. Юдина. – М.: Стройиздат, 1974. – 134 с.
Таблица 10 - Результаты акустического расчета вентиляторной установки
№ п/п | Величина | Ед. изме- рения | Ссылка | Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | |||||||||
31,5 | |||||||||||||
Допустимые уровни звукового давления | дБ | Табл.2 /1/ | |||||||||||
Общий уровень звуковой мощности | дБ | Ф - ла (3) | |||||||||||
Поправка | дБ | Табл. 2 | |||||||||||
Поправка | дБ | Табл. 3 | |||||||||||
Октавный уровень звуковой мощности | дБ | Ф - ла (2) | |||||||||||
Снижение шума | дБ | Табл. 4 | |||||||||||
Снижение шума | дБ | Табл. 4 | |||||||||||
Снижение шума | дБ | Табл. 5 | |||||||||||
Снижение шума | дБ | Ф - ла (6) | |||||||||||
Снижение шума | дБ | Табл. 6 | |||||||||||
Продолжение таблицы 10
Суммарное снижение шума в сети | дБ | Ф - ла (4) | |||||||||||
Пространственный угол | - | Табл. 7 | |||||||||||
Величина | - | - | |||||||||||
Коэффициент k | - | Табл. 8 | |||||||||||
Коэффициент звукопоглощения | - | Табл. 9 | |||||||||||
Эквивалентная площадь звукопоглощения | м2 | Ф – ла 9 | |||||||||||
Средний коэффициент звукопоглощения | - | Ф – ла 8 | |||||||||||
Акустическая постоянная помещения В | м2 | Ф - ла (10) | |||||||||||
Величина | - | - | |||||||||||
- | - | Сумма пп. 13 + 18 | |||||||||||
Величина | дБ | - | |||||||||||
Продолжение таблицы 10
Октавные уровни звукового давления L | дБ | Ф – ла (1) | |||||||||||
Требуемое снижение шума | дБ | Ф – ла (9) | |||||||||||
Эффективность глушителя при ℓ = | дБ | Табл. 10 | |||||||||||
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Что понимается под звуком и шумом?
2. Перечислите характеристики шума и в каких единицах они измеряются.
3. Какое назначение имеют кривые равной громкости?
4. Перечислите виды спектров шума.
5. Приведите краткую характеристику источников шума.
6. Перечислите органы и системы человека, на которые вредно воздействует шум, и симптомы этого воздействия.
7. Перечислите нормативные акты, в которых приводятся нормируемые характеристики шума.
8. Перечислите нормируемые характеристики для постоянных и непостоянных шумов.
9. От чего зависят нормированные значения предельно допустимых уровней звука и эквивалентных уровней звука на рабочих местах.
10. В чем заключается сущность акустического расчета?
11. Перечислите виды акустических характеристик помещений.
12. Опишите метод расчета уровней шума в расчетных точках, расположенных на открытом воздухе и в помещениях различных групп.
13. Перечислите признаки, по которым классифицируются средства и методы защиты от шума.
14. Опишите методы снижения шумов различного происхождения в источнике их происхождения.
15. Опишите со схемами принципы защиты от шума путем звукопоглощения и звукоизоляции.
16. Опишите со схемами типы глушителей шума и область их применения.
17 Перечислите типы средств индивидуальной защиты от шума.
18. Перечислите лечебно – профилактические мероприятия по предупреждению неблагоприятного воздействия шума на организм человека.
19. Перечислите типы шумоизмерительной аппаратуры и укажите область ее использования.
20. Дайте определение понятия ультразвуковых и инфразвуковых колебаний.
21. Опишите воздействие ультразвуковых и инфразвуковых колебаний на организм человека.
22. Опишите (при необходимости со схемами) методы и средства защиты от ультразвуковых и инфразвуковых колебаний.
23. Перечислите типы приборов, используемых для измерения параметров ультразвуковых и инфразвуковых колебаний.