Акустические колебания

       

     Необходимую длину глушителя определяют для  каждой октавной полосы по формуле: 

      , (8) 

     где — требуемое заглушение шума в глушителе, дБ;

       — табличное значение заглушения шума в глушителе, (дБ) длиной 1 м.

     Длину глушителей следует принимать по наибольшему из всех значений L_тр, полученных в результате расчета для отдельных октавных полос.

     Требуемая длина глушителя может быть уменьшена  в результате применения облицованных отводов и звукопоглощающих облицовок  в поворотах и прямых участках каналов.

     При компоновке вентиляционных установок  целесообразно устанавливать центральный  глушитель и предусматривать  для него место по возможности  ближе к вентилятору в начале вентиляционной сети, чтобы ограничить до минимума шум, проникающий через стенки воздуховодов в помещения, через которые они проходят.

     Уровни  звуковой мощности шума вентилятора  перед дросселирующим устройством  определяют по формуле: 

         , (9) 

     где — октавный уровень звуковой мощности шума, излучаемого вентилятором в сеть, дБ; 

      = , (10) 

     где – суммарное снижение уровня (потери) звуковой мощности (дБ) в элементах сети по пути распространения шума от вентилятора до дросселирующего устройства;

       — снижение уровня звуковой  мощности (дБ) в запроектированном центральном глушителе (эффективность глушителя).

     При акустическом расчете вентиляционной системы шум, излучаемый дросселирующими  устройствами в воздуховод, можно  не учитывать лишь в том случае, когда уровни звуковой мощности этого  шума во всех октавных полосах по крайней мере на 5 дБ ниже, чем уровни звуковой мощности шума от вентилятора (с учетом снижения шума в глушителе) перед этим устройством. В остальных случаях необходимо рассчитать требуемое снижение шума дросселирующего устройства и подобрать глушитель, который должен быть установлен после дросселирующего устройства.

     Гидравлическое  сопротивление пластинчатых и сотовых  вентиляционных глушителей рассчитывают по формуле:

      , (11)

         где — суммарный коэффициент местного сопротивления для глушителей; для сотовых и пластинчатых глушителей;

       — коэффициент трения; l — длина глушителя, м;

     D — гидравлический диаметр, м;

     V — скорость воздуха в воздуховоде перед глушителем, м/с;

     р — плотность воздуха в воздуховоде, кг/м .

     Глушители компрессорных и  газотурбинных установок (ГТУ). Для снижения шума этих установок чаще всего применяют трубчатые (рисунок 9) и пластинчатые глушители; трубчатые – для всасывающих и выхлопных воздуховодов компрессоров малой производительности низкого и высокого давления и небольшие ГТУ; пластинчатые – для более крупных ГТУ. Длина и свободное сечение глушителя выбирают такими, чтобы снижение октавных УЗД в расчетной точке было не ниже требуемого по акустическому расчету или данным измерении. Свободное сечение глушителя F_св , м² - определяют по формуле (4), что была приведена выше.

     В глушителях шума всасывания допустимая скорость газовождушной смеси 10–15 см/с, в глушителях шума стравливания — 20 - 40 м/с в зависимости от располагаемого противодавления к требуемого снижения шума.

     

     1-корпус; 2-звукопоглощающий материал; 3 – перфорированное покрытие

        Рисунок 9. Схема трубчатого глушителя

Затухание в трубчатом глушителе  (в дБ) можно рассчитать по формуле Белова:

       (11)

     где П–периметр проходного сечения, м;

     l – длина глушителя м;

     S – площадь проходного сечения, м²;

       – эквивалентный коэффициент поглощения облицовки, зависящий от коэффициента звукопоглощения материала ':

     Для трубчатых глушителей с внутренним диаметром d выражение (11) принимает вид: 

        (12) 

     Для воздуховодов больших диаметров  применяют пластинчатые глушители, в которых звукопоглощающий материал равномерно распределен по проходному сечению. Для пластинчатого глушителя  формула Белова принимает вид: 

         (13) 

     где d₀ – расстояние между пластинами, м;

     l – длина пластин, м.

     Эффективность пластинчатых глушителей довольно высока – до 40 дБА; кроме того, эти глушители просты в конструктивном отношении и удобны для монтажа.

     Примером  активного глушителя являются также  глушители с насыпным поглотителем (рисунок 10) из керамзитового или  строительного щебня, гравия и т.д. Преимущество таких глушителей заключается  в том, что они имеют высокую эффективность в области низких частот, благодаря возможности использовать толстые слои звукопоглощающего материала, сравнимые с длиной волны заглушаемого звука. Такие глушители можно использовать в установках с горячими газами.

     Реактивные  глушители (камерные, резонаторные) выполняют  в виде камер расширения и сужения. В таких глушителях звук поглощается  путем отражения и рассеяния  звуковой энергии на акустических фильтрах. 

     

     1 – корпус; 2– жалюзийная решетка; 3 – бутовый камень; 4 – булыжник

     Рисунок 10. Схема глушителя с насыпным поглотителем 

     Реактивные  глушители (камерные, резонаторные) выполняют  в виде камер расширения и сужения. В таких глушителях звук поглощается  путем отражения и рассеяния  звуковой энергии на акустических фильтрах. Глушитель может состоять из одной  или нескольких камер, соединенных  внешней или внутренней трубой (рисунок 11). Чем больше число камер, тем  более эффективен глушитель в  заданном диапазоне частот. Частотная  характеристика такого глушителя имеет  ряд чередующихся максимумов.

 

     

     S_тр – площадь сечения трубопровода; S_t площадь сечения расширительной камеры; l_в – длина камеры

     Рисунок 11. Камерный глушитель шума 

     Снижение  уровня шума однокамерным глушителем можно определить по формуле: 

      , (14) 

     где т – степень расширения, равная отношению площади сечения камеры S_K к площади сечения трубопровода S_TP;

     l_k – длина камеры, м;

     k = 2Пf/с волновое число, м ¹.

     Заглушение однокамерного глушителя увеличивается при возрастании степени расширения. Так, при т = 9 заглушение на частоте максимума составляет около 13 дБ, а при т = 16 – около 18 дБ.

     Заглушение двухкамерного глушителя из двух одинаковых камер превышает значение эффективности однокамерного глушителя в 1,5-2 раза.

     К реактивным глушителям относятся резонансные  глушители. Они представляют собой  полости, сообщающиеся с трубопроводом  соединительными отверстиями (рис. 12). Резонансная частота для одиночного резонатора, на которой наблюдается  максимальное поглощение энергии: 
 
 

      (15)

     где с – скорость звука, м/с;

     К₁ – проводимость горла отверстия;

     V – объем резонатора, . 

     

     а – резонатор Гельмгольца; б – однокамерный концентрический резонатор;

     в – система резонаторных отростков

     Рисунок 12. Схема резонансных глушителей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     

     Заключение

     В данной работе были рассмотрены основные характеристики шумов, их разновидности, влияние шума на производственный персонал. Были рассмотрены меры защиты от шума, приведена их классификация, выбран наиболее рациональный способ защиты. В расчетной части был произведен расчет глушителей шума. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы.

1. Безопасность жизнедеятельности/ Н.Г. Занько. Г.А. Корсаков, К. Р. Малаян и др. Под ред. О.Н. Русака. – С.-П.: Изд-во Петербургской лесотехнической академии, 1996.
2. Белов С.В., Морозова Л.Л., Сивков В.П. Безопасность жизнедеятельности. Ч. 1.– М. ВАСОТ, 1992
3. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности–наука о выживании в техносфсре –М.: ВИНИТИ, Обзорная информация. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, 1996. вып. 1.
4. Шкрабак В.С., Луковников А.В., Тургиев А.К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. – М.: КолосС, 2004.