Физическая сущность звукопоглощения. Применение звукопоглощающих облицовок и штучных (объемных) конструкций для снижения шума
Исследование средств звукоПОГЛОЩЕНиЯ
Методические указания к лабораторной работе
РПК
"Политехник"
Волгоград
УДК 534.8 (075) + 681.88 (075) + 621.317.757 (075)
Исследование средств звукопоглощения: метод. указ. к лабораторной работе / сост.: С. В. Смирнова, Т.И. Даниленко; Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2010. – 16 с.
В работе содержатся материалы по основам теории производственных шумов, физической сущности и инженерным расчетам звукопоглощения. Дано описание лабораторного стенда, функционального генератора сигналов ФГ-100 и шумомера ВШВ-003-М2. Приведена методика определения уровней звукового давления на различных частотах. Представлена методика определения эффективности защиты от шума с помощью звукопоглощающего короба в диапазоне среднегеометрических частот 31,5-8000 Гц при различных формах волны.
Предназначаются для студентов ВолгГТУ всех специальностей и форм обучения при изучении курса «Экология» и «Безопасность жизнедеятельности.
Рецензенты:
Зав. кафедрой «Процессы и аппараты
химических производств»,
доктор техн. наук, профессор А.Б. Голованчиков
Кандидат физ.-мат. наук,
доктор хим. наук,
профессор кафедры «Физика» А.О. Литинский
Печатается по решению редакционно–издательского совета Волгоградского государственного технического университета
© Волгоградский
государственный
технический
университет, 2010
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания посвящены решению задач промышленного звукопоглощения. В теоретической части методических указаний представлены материалы по основам теории производственных шумов, физической сущности и инженерным расчетам звукопоглощения. Рассмотрено применение звукопоглощающих облицовок и штучных (объемных) конструкций для снижения шума. Представлены основные характеристики звукопоглощающих конструкций. В экспериментальной части методических указаний дано описание лабораторного стенда, функционального генератора сигналов ФГ-100 и шумомера ВШВ-003-М2. Приведена методика определения уровней звукового давления на различных частотах. Разработана и представлена методика исследования влияния параметров (соответственно, формы, частоты и амплитуды) звуковой волны на фактор экологической напряженности человеческого слуха. Разработана и приведена методика исследования роли звукопоглощающего короба в эффективности защиты от шума для звуковой волны с заданными параметрами в диапазоне среднегеометрических частот f = 31,5…8000 Гц.
Перед выполнением работы студент должен ознакомиться с теоретической частью, внимательно изучить описание лабораторного стенда, функционального генератора сигналов ФГ-100 и шумомера ВШВ-003-М2 и методику проведения работы, а также подготовить протокол с таблицами измерений, по результатам заполнения которых строятся графические зависимости и делаются выводы по итогам выполненных исследований по второй и третьей основным задачам настоящей работы.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель лабораторной работы – ознакомить студентов с физической сущностью звукопоглощения, с приборами для измерения шума, нормативными требованиями к производственным шумам, провести измерения шума объекта, оценить эффективность мероприятий по снижению шума средствами звукопоглощения.
Основные задачи лабораторной работы:
1. Изучение работы "Функционального генератора сигналов" ФГ-100 и шумомера ВШВ-003-М2.
2. Исследование влияния параметров (соответственно, формы, частоты и амплитуды) звуковой волны на фактор экологической напряженности человеческого слуха.
3. Изучение роли звукопоглощающего короба в эффективности защиты от шума для звуковой волны с заданными параметрами в диапазоне среднегеометрических частот f = 31,5…8000 Гц.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Физическая сущность звукопоглощения. Применение звукопоглощающих облицовок и штучных (объемных) конструкций для снижения шума
Акустическая облицовка помещений производится для уменьшения интенсивности падающих и отраженных звуковых волн в целях снижения уровня шума в помещении. При отражении звуковой волны от преграды часть звуковой энергии теряется: преобразуется в тепло или проходит сквозь преграду. Потери энергии характеризуются коэффициентом звукопоглощения поверхности
α0 =( Iпад – Iотр)/Iпад , (1)
где Iпад, Iотр – интенсивности падающей и отраженной звуковых волн.
Звук в помещении поглощается не только на поверхностях, но и в воздушном объеме вследствие теплопроводности воздуха, его вязкости и молекулярной диссипации. Интенсивность звукового луча в помещении после каждого отражения и последующего свободного пробега убывает за счет поглощения, умножаясь (в среднем) на множитель
(1-α0) exp (-mlср), (2)
где m– постоянная затухания звуковой энергии в воздухе, м-1;
lср - средняя длина свободного пробега звуковых лучей в помещении
( lср = 4 V/Sогр; где V - объем помещения, Sогр - площадь ограждающих
поверхностей).
В акустике помещений этот множитель обозначают (1- α ) и используют в акустических расчетах средний коэффициент звукопоглощения в помещении
α =1-(1- α0) exp (-mlср) (3)
Поглощение в воздухе дает большой вклад в α в полосах частот 4000 и 8000 Гц. В практических расчетах коэффициент α нужно вычислять по правилу: для октавных полос 63 - 1000 Гц α = α0, где α0 – определяется по таблице 1 приложения; для октавных полос 2000 - 8000 Гц α0 вычисляется по формуле (1).
Необходимость и целесообразность применения акустической облицовки помещений для снижения шума выявляется акустическим расчетом. Звукопоглощающие конструкции следует применять, когда требуемое снижение уровня звукового давления ΔL тр, дБ, в отраженном поле превышает 3 дБ не менее, чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос. В расчетных точках, выбранных на рабочих местах, требуемое снижение уровня звукового давления должно превышать, соответственно, 1 дБ и 3 дБ.
При этом наиболее целесообразно применять акустическую облицовку помещений там, где до её применения средний коэффициент звукопоглощения α в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 1000 Гц не превышал величины 0,25, а расчетные точки расположены преимущественно в зоне отраженного поля. В таблице 1 приложения приведены усредненные значения измеренных реверберационным коэффициентов α0 для цехов текстильной и легкой промышленности.
Звукопоглощающие облицовки, как правило, размещают на потолке помещения и на верхних частях стен. Для достижения максимально возможного поглощения рекомендуется облицовывать не менее 60 % общей площади ограждающих помещение поверхностей. Размещение акустической облицовки на потолке помещения наиболее рационально при высоте помещения не более 6-8 м. В узких и очень высоких помещениях целесообразно размещать акустическую облицовку на стенах, оставляя только нижние части стен (2 м высоты) необлицованными.
Если стены помещения и перекрытие запроектированы светопрозрачными и площадь свободных поверхностей мала, рекомендуется дополнительно применять штучные (объемные) звукопоглотители различных конструкций. Штучные звукопоглотители могут применяться для акустической обработки помещений и в качестве самостоятельных звукопоглотителей.
Эффективность применения акустической облицовки в шумных помещениях зависит от акустических характеристик выбранных конструкций, способов и места их размещения, размеров помещения и места расположения расчетных точек. Расчет следует производить для каждой из восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
В производственных помещениях с источниками шума высокой интенсивности звукопоглощающие облицовки и штучные звукопоглотители, как правило, применяются в сочетании с другими известными мероприятиями по ограничению шума (звукоизолирующие кожухи, выгородки, экраны и т.п.), так как максимальная величина снижения шума в зоне отраженного поля (на достаточном удалении от источника шума) при акустической обработке помещений, как правило, не превышает 8-10 дБ в области низких частот и 10- 12 дБ в области максимальных значений коэффициентов звукопоглощения.