Пользовательского поиска
Экология
Новости
Библиотека
Законодательство
Эко словарь
Заповеди экологии
Ваш вклад в дело
Вы не поверите!
О проекте








предыдущая главасодержаниеследующая глава

Глава 6. Защита от шума, инфразвука и вибрации

§ 33. Акустический расчет и методы снижения шума

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума в жилых и общественных зданиях, на их территории при действии каких-либо источников шума определяется на основании измерений соответствующих уровней (звукового давления, звука или эквивалентных уровней звука) и сравнении их с допустимыми по нормам. Для проектируемых объектов - на основании проведения акустического расчета, который включает в себя: выявление источников шума и определение их шумовых характеристик; выбор расчетных точек, для которых производится расчет и установление допустимых уровней звукового давления Lдоп для этих точек; определение ожидаемых уровней звукового давления L в расчетных точках до осуществления мероприятий по снижению шума и требуемого снижения уровня звукового давления; выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения уровней звукового давления; расчет и проектирование шумоглушащих, звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций (глушителей, экранов, звукопоглощающих облицовок, звукоизолирующих кожухов и т. п.).

Акустический расчет производится для всех нормируемых среднегеометрических частот октавных полос (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц). Проведение акустического расчета обязательно при проектировании новых предприятий, сооружений, различных установок.

Выявление источников шума и определение их шумовых характеристик. Источники шума в окружающей среде весьма разнообразны. В основном это средства транспорта, технологическое и инженерное оборудование, газодинамические и энергетические установки.

Для выполнения акустического расчета прежде всего необходимо знать шумовые характеристики машин,, основными из которых являются уровни звуковой мощности LP в восьми октавных полосах частот, фактор направленности Ф или показатель направленности G=10lgФ. В соответствии с ГОСТ 12.1.024-81, ГОСТ 12.1.025-81 и другими эти характеристики указываются заводом-изготовителем в технической документации на стационарные машины и оборудование.

В ряде случаев шумовые характеристики могут быть рассчитаны или определены по справочнику [8].

Вентиляционные установки. В окружающую среду шум, создаваемый при работе вентиляторов общепромышленного и специального назначения (например, шахтных вентиляторов), попадает через воздухозабор-ные или выбросные устройства (киоски, шахты и т. д.), а иногда - через металлические стенки воздуховодов.

Общий уровень звуковой мощности ЬРобщ вентилятора общепромышленного назначения определяется отдельно для всасывающей и нагнетательной сторон

LP общ = L+25lgpB+10lgQ+δ+25, (13)

где L - критерий шумности, дБ, величина которого для различных вентиляторов дана в табл. 31; рВ - полное давление, создаваемое вентилятором, Па; Q - объемный расход воздуха вентилятора, м3/с; δ - поправка на режим работы вентилятора, дБ, величина которой равна нулю при работе вентилятора в режиме максимума КПД или с отклонением от него не более чем на 10%, а при отклонении на 20% и более δ=2 ÷ 4 дБ.

Таблица 31
Тип и серия вентилятора Критерий шумности L для сторон Тип и серия вентилятора Критерий шумности L для сторон
нагнетания всасывания нагнетания всасывания
Центробежные - - Осевые - -
Ц-4, Ц-76 41 38 О6-320 46 46
Ц14-46 47 42 О6-320 44 44
Ц9-55, Ц9-57, Ц10-28 47,5 43,5 Крышные - -
ЦП7-40 48 43 - - -
Ц6-46 43 39 КЦ-3-90, КЦ4-84В 52 48
ВВД 48 40 ЦЗ-04 49 49

Октавные уровни звуковой мощности определяются по формуле

LР=LРобщ -ΔL1+ΔL2,

где ΔL1 и ΔL2 - поправки, учитывающие соответственно частоту вращения вентилятора и влияние присоединенных воздуховодов (табл. 32 и 33). Если всасывающее или нагнетательное отверстие вентилятора открыто, то ΔL2=0.

Таблица 32
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц Поправка ΔL1,дБ Осевые вентиляторы Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц Поправка ΔL1,дБ Осевые вентиляторы
Центробежные вентиляторы с лопатками с загнутыми Центробежные вентиляторы с лопатками с загнутыми
вперед Ц14-46, Ц-9-55, Ц9-57, ЦП7-40, ВВД, Ц10-28) назад Ц4-70, Ц4-76, КЦ3-90, Ц3-04, КЦ4-84В вперед Ц14-46, Ц-9-55, Ц9-57, ЦП7-40, ВВД, Ц10-28) назад Ц4-70, Ц4-76, КЦ3-90, Ц3-04, КЦ4-84В
(16) (10) (19) (23) 1000 13 9 7
(32) (6) (15) (18) 2000 17 16 10
63 6 11 13 4000 21 21 16
125 6 7 8 8000 26 26 23
250 6 5 9 (16000) (31) (31) (30)
500 9 6 5 (32000) 36 (36) (37)

(Примечания: 1. Приведенные данные без скобок справедливы, когда частота вращения вентилятора находится в пределах 700-1400 об/мин. 2. При частоте вращения вентилятора 1410-2800 об/мин весь спектр (всю колонку цифр) следует сдвинуть на октаву в сторону высоких частот (ни строчку вниз), а при 350-690 об/мин - на октаву в сторону низких частот (на строчку вверх), принимая для крайних частот значения, указанные в скобках для частот 32 и 16 000 Гц. 3. При частоте вращения вентилятора 2810-5600 об/мин весь спектр следует сдвинуть аналогичным образом на две октавы (две строчки) в сторону высоких частот, а при числе оборотов 340-175 об/мин - на 2 октавы в сторону низких частот)

Таблица 33
Корень квадратный из площади патрубка вентилятора, мм Поправка ΔL2 в дБ на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
25 37 31 25 19 13 8 3 0
50 31 26 20 14 8 4 0 0
80 26 20 14 8 4 1 0 0
100 24 18 13 8 3 0 0 0
125 22 16 11 6 2 0 0 0
140 21 15 10 6 2 0 0 0
160 20 14 10 4 1 0 0 0
180 19 14 8 4 1 0 0 0
200 18 13 8 3 1 0 0 0
225 17 12 7 2 0 0 0 0
250 16 11 6 2 0 0 0 0
280 16 10 6 2 0 0 0 0
315 14 10 4 1 0 0 0 0
350 14 8 4 1 0 0 0 0
400 12 8 3 0 0 0 0 0
450 12 6 2 0 0 0 0 0
500 11 6 2 0 0 0 0 0
560 10 6 2 0 0 0 0 0
630 10 5 1 0 0 0 0 0
710 8 4 1 0 0 0 0 0
800 8 3 1 0 0 0 0 0
900 7 3 0 0 0 0 0 0
1000 6 2 0 0 0 0 0 0
1250 4 1 0 0 0 0 0 0
1400 4 1 0 0 0 0 0 0
1600 3 0 0 0 0 0 0 0
2000 2 0 0 0 0 0 0 0
2500 0 0 0 0 0 0 0 0

Для ряда вентиляторов общеобменной вентиляции шахт рудников, транспортных тоннелей значения уровней звуковой мощности LP приведены в табл. 34, а для проектируемых вентиляторов они могут быть определены по данным измерений на моделях этих вентиляторов [30].

Таблица 34
Тип вентилятора Частота вращения, об/мин Среднегеометрические частоты октавныз полос
31 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
ВУП1,8 1000 108 118 125 132 130 123 115 110 91
ВУП2 1000 115 119 126 137 130 125 115 106 97
ВУП2,4 750 112 124 128 139 133 127 120 112 107
ВУП2,8 600 118 120 132 135 127 117 113 110 93
К-06-2,4 300 98 104 108 105 103 98 91 82 72
ВОМД2,4 320 92 97 101 104 100 91 82 76 69
ВОКД1 1500 95 98 100 110 109 109 105 94 83
ВОКД1,8 1000 100 113 121 127 134 120 110 106 98
ВОКД2,4 750 120 126 134 132 118 107 101 97 92
ВОКД3 600 121 124 141 137 138 135 130 118 109
ВОКД3,6 500 122 130 132 116 105 100 95 90 85
ВОД21 750 104 112 128 124 115 105 102 96 90
ВОД30 500 114 121 132 128 124 117 113 110 106
ВОД40 375 132 130 128 125 115 115 105 94 81
ВЦ25 750 97 103 121 111 107 104 98 90 83
ВЦ32К 600 130 139 130 125 118 110 104 98 83
ВЦД32м 600 110 128 118 114 111 105 97 90 85
ВЦД40 500 122 130 128 123 119 115 109 103 95

Компрессорные станции. Компрессорные станции наряду с вентиляционными установками относятся к самым распространенным источникам шума, создаваемым предприятиями в жилой застройке. При работе стационарных компрессорных станций проникновение шума в окружающую среду происходит через отверстия всасывающих и выхлопных (для сброса воздуха) воздуховодов, а в передвижных станциях, кроме того, имеет место шум двигателя и корпусной шум.

Уровни звуковой мощности шума, излучаемого в окружающую среду компрессорами и турбокомпрессорами [8], приведены в табл. 35.

Таблица 35
Тип Компрессора Диаметр воздуховода, мм Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Всасывающие воздуховоды от компрессоров низкого давления
ВП-10/8; 2ВП-10/8; 200В-10/8 180-250 120 117 104 102 97 90 86 84
ВП-20/8; 160В-20/8 180-250 119 118 109 102 94 87 83 83
205ВП-30/8 300 121 127 117 108 100 94 90 89
ВП-50/8 400 122 124 117 108 100 94 90 89
5Г-100/8 400 124 112 101 98 99 96 91 85
2СА-25 250 111 105 96 95 87 80 76 76
2СГ-50 250 110 108 102 97 85 86 78 75
Выхлопные воздуховоды от компрессоров низкого давления
ВП-10/8; 2ВП-10/8; 200в-10/8 70-90 112 112 92 95 109 110 105 106
ВП-20/8; 160В-20/8 90-150 104 111 104 102 110 107 105 103
205ВП-30/8; ВП-50/8 90 106 108 117 118 115 109 106 107
5Г-100/8 100 107 105 104 114 123 126 127 128
2СА-25 70 103 97 96 93 96 102 110 112
2CU-50 70 124 117 114 107 116 124 129 124
Всасывающие воздуховоды от компрессоров высокого давления и трубокомпрессоров
2РК-1,5/220; 2Р-3/220; 3Р-7/220 50-150 105 103 97 86 80 75 71 69
5U-14/220 200 100 95 84 81 75 72 67 55
3Г-100/220; 5ОТ-130/220 600 119 110 107 100 92 85 77 69
2РВ-3/350 180 110 111 95 91 86 82 77 75
2РВ-3,4/400 200 116 119 109 92 87 86 83 79
К-250-61 600 84 79 83 82 94 99 98 89
ОК-500-92; К-345-91 600-900 102 100 95 96 104 111 107 98
Выхлопные воздуховоды от компрессоров высокого давления и трубокомпрессоров
2РК-1-5/200 25-40 110 106 113 122 131 130 132 132
2РК-3/220; 5Г-14/220 50-80 108 112 117 122 128 128 127 126
3Р-7/220 50 103 115 118 121 125 126 120 117
3Г-100/220 100 111 113 122 132 143 141 138 136
5ОТ-130/200 100 106 110 121 127 134 135 136 136
2РВ-3,4/400; 2РВ-3/350 25-100 108 112 109 109 115 118 121 124
К-250-61 250 119 117 120 124 124 130 133 130
ОК-500-92 350 122 132 128 126 128 133 128 122
К-345-91 200 127 130 129 132 140 141 140 138

Что касается передвижных компрессорных станций (ПКС), то, учитывая большое количество имеющихся в них источников шума и расположение этих станций при работе непосредственно в жилой застройке, наиболее правильно характеризовать их шум не уровнем звуковой мощности, а уровнем звука на определенном расстоянии от станции. Для зарубежных ПКС такой шумовой характеристикой является уровень звука на расстоянии 1 и 7 м от основных наружных поверхностей станции. В зависимости от типа ПКС, давления и производительности уровень звука колеблется в пределах от 70 до 95 дБА.

Газовые струи. Интенсивный шум в окружающей среде создается при стендовых испытаниях турбореактивных двигателей (ТРД), при сбросе сжатого воздуха. Источником шума в этих случаях является высокоскоростная выхлопная струя, общий уровень звуковой мощности которой

LPобщ= 80lg ωc+20lg pс+10Ig Fc - К, (14)

где ωс - скорость истечения газа (воздуха) из сопла (трубопровода), м/с; рс - плотность струи в выходном сечении сопла (трубопровода), кг/м3; Fc - площадь поперечного сечения сопла (трубопровода), м2; K - величина, зависящая от температуры струи. Для ТРД K=44 дБ, для холодных струй K=57 дБ.

Октавные уровни звуковой мощности шума струи определяются по формуле

LP= LP общ - ΔLP (15)

где ΔLP - разность между общим уровнем звуковой мощности и уровнем звуковой мощности в рассматриваемой октавной полосе со среднегеометрической частотой f. Величина ΔLP находится с помощью графика 1 рис. 65 в зависимости от безразмерного параметра - числа Струхаля Sh = fdcc, где dc - диаметр сопла трубопровода, м.

Рис. 65. Относительный спектр звуковой мощности: 1 - шума струи; 2 - шума, излучаемого в бокс
Рис. 65. Относительный спектр звуковой мощности: 1 - шума струи; 2 - шума, излучаемого в бокс

При испытаниях ТРД излучение шума происходит из выхлопной шахты 3 испытательного бокса (рис.66), из шахт подсоса 2 и всасывания 1иии, а также через подводящую трубу 4. Октавные уровни звуковой мощности шума, излучаемого в выхлопную шахту, определяются по формуле (15). В шахты подсоса и всасывания поступает часть звуковой энергии, которая излучается в помещение бокса открытым начальным участком выхлопной струи.

Рис. 66. Схема испытательного бокса
Рис. 66. Схема испытательного бокса

Общий уровень звуковой мощности шума LРобщ б, излучаемого в бокс [8], в среднем на 8 дБ меньше общего уровня всей струи, определяемого по формуле (14), т. е.

LP общ б =LP общ-8 (16)

Октавные уровни звуковой мощности шума LPб, излучаемого в бокс,

LPб=LPобщб-ΔLP (17)

где ΔLP - разность между общим уровнем звуковой мощности и уровнем в рассматриваемой октавной полосе со среднегеометрической частотой f, Гц, определяемая по графику 2 рис. 65.

Зная уровни звуковой мощности шума, излучаемого в бокс, можно определить соответствующие уровни для шахт всасывания и подсоса. Так, октавные уровни звуковой мощности шума, поступающего в шахту всасывания,

LPBC=LPб-10lg B+10lg FВС-Δб, (18)

где В - постоянная помещения бокса, B=Vμ/20, м2 (V - объем помещения бокса, м3); μ - частотный множитель, значения которого даны в табл. 36; FBC - площадь канала шахты всасывания, м2; Δб - поправка, величина которой равна нулю для необлицованных боксов, Δб=5 дБ - для боксов со звукопоглощающей облицовкой.

Таблица 36
Объем помещения, V, м3 Частотный множитель μ на среднегеометрических частотах полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
<200 0,8 0,75 0,7 0,8 1 1,4 1,8 2,5
200 ÷ 1000 0,65 0,62 0,64 0,75 1 1,5 2,4 4,2
>1000 0,5 0,5 0,55 0,7 1 1,6 3 6

Аналогичным образом определяются уровни звуковой мощности шума, поступающего в шахту подсоса. Отличие лишь в том, что из-за близкого расположения выхлопной струи к каналу шахты необходимо учитвг-вать энергию не только отраженного, но и прямого звука. Поэтому уровни звуковой мощности здесь определяются по формуле

LPподc=LPб+10lg(1/2πr2+1/B)+10lg Fподс

где r - расстояние от середины оси открытой части струи до входного канала шахты подсоса площадью Fподc, м; B - то же, что и в формуле (18).

Необходимо отметить, что для ряда ТРД, особенно для двухконтурных ТРД с большой степенью двухкон-турности, при расчете шума, проникающего в шахту всасывания, нужно учитывать также наряду с шумом выхлопной струи и шум компрессора, прибавляя (по правилу суммирования уровней) к величине LPBC в формуле (18) уровни звуковой мощности компрессора, расчет которых будет приведен ниже.

Газотурбинные установки (ГТУ). При работе стационарных газотурбинных установок повышенный шум в окружающей среде создается за счет системы всасывания и сброса воздуха через противопомпажные клапаны. Основной источник - это шум осевого компрессора, который является тональным, с максимумом излучения в высокочастотной части спектра. Частоты дискретных составляющих (гармоник), Гц,

fi=i(zn/60) (19)

где i - номер гармоники (i=l, 2, 3); z - число лопаток рабочего колеса первой ступени компрессора; n- частота вращения ротора, об/мин.

Общая звуковая мощность Рoбщ, Вт, шума всасывания дозвукового осевого многоступенчатого компрессора [8]:

Pобщ=0,5(1-ηадад)2 Q2mH2ад/pc3D2 (20)

где ηад - адиабатический КПД первой ступени компрессора; Qm - массовый расход воздуха через компрессор, кг/с; Hад, D - соответственно адиабатический напор, Дж/кг, и наружный диаметр первой ступени компрессора, м; р - плотность воздуха па входе в компрессор, кг/м3; с - скорость звука в воздухе, м/с, определяемая в зависимости от температуры, °С, как с=20,1√T.

Общий уровень звуковой мощности

LPобщ=10lg(Pобщ/P0)

где Р0=10-12Вт.

Для определения спектра уровней звуковой мощности необходимо выполнить следующее: во-первых, по формуле (19) найти частоты трех первых гармоник f1, f2, f3, а по табл. 37 - среднегеометрические частоты 1/3-октавных полос, в которых располагаются эти гармоники. Затем, используя график относительного спектра звуковой мощности шума всасывания компрессора (рис. 67, а), определить уровни звуковой мощности LPi для этих 1/3-октавных полос:

LPi=LPобщ-ΔLPi(21)

где ΔLPi - разность общего и 1/3-октавного уровня звуковой мощности (рис. 67, а). Для других частот 1/3-октавных полос, находящихся ниже, выше или между частотами f1, f2, f3, уровни звуковой мощности также определяются по формуле (21) с использованием графика рис. 67, а (берут значения ΔLPi по горизонтальным участкам графика). Например, для компрессора с n=4000 об/мин и z=60 частоты первых трех гармоник равны f1=2000, f2=4000, f3=6000 Гц. Значения ΔLPi - для этих частот соответственно равны 3, 7, 11 дБ. Для 1/3-октавных частот, лежащих ниже f1=2000 Гц (1600, 1250, 1000 Гц и т. п.), ΔLPi соответственно равна 17; 18,5; 21 дБ; для частот выше f3=6000 Гц (8000 и 10000 Гц) ΔLPi равна 17 и 18,5 дБ; для частот 2500, 3150 и 5000 Гц, лежащих между частотами f1, f2, f3,

спектр звуковой мощности компрессора в полосах частот приведен на рис. 67, б, спектр 1 (LРобщ=140 дБ).

Рис. 67. Относительный спектр звуковой мощности шума всасывания компрессора (а); спектры звуковой мощности в 1/3-октавных (1) и октавных (2) полосах частот (б)
Рис. 67. Относительный спектр звуковой мощности шума всасывания компрессора (а); спектры звуковой мощности в 1/3-октавных (1) и октавных (2) полосах частот (б)

Таблица 37
Граничные частоты полос, Гц Среднегеометрические частоты полос, Гц
октавных 1/3-октавных октавных 1/3-октавных
45-90 45-56 63 50
- 56-71 - 63
- 71-90 - 80
90-180 90-112 125 100
- 112-140 - 125
- 140-180 - 160
180-355 180-224 250 200
- 224-280 - 250
- 280-355 - 315
355-710 350-450 500 400
- 450-560 - 500
- 560-710 - 630
710-1400 710-900 1000 800
- 900-1120 - 1000
- 1120-1400 - 1250
1400-2800 1400-1800 2000 1600
- 1800-2240 - 2000
- 2240-2800 - 2500
2800-5000 2800-3540 4000 31500
- 3540-4500 - 4000
- 4500-5600 - 5000
5600-11200 5600-7100 8000 6300
- 7100-9000 - 8000
- 9000-11200 - 10000

Поскольку для дальнейших расчетов необходимо иметь октавные уровни звуковой мощности, полученные по формуле (21) 1/3-октавные уровни пересчитывают в октавные (LPioкт) по правилу суммирования уровней:

LPiокт=10lg∑ki=110LPi/10,

где k - число 1/3-октавных полос, входящих в октавную полосу, k=3; LPi - уровни звуковой мощности в каждой из трех 1/3-октавных полос, входящих в данную октавную полосу (см. табл. 37).

Применительно к нашему примеру октавный спектр показан на рис. 67,6 пунктиром (спектр 2). Для частот ниже 500 Гц расчет не проводился ввиду малых значений уровней на этих частотах по сравнению с определяющими общий шум составляющими на высоких частотах.

Для ряда ГТДУ уровни звуковой мощности шума всасывания и шума, излучаемого противопомпажными клапанами (ПК), приведены в табл. 38.

Таблица 38
Тип ГТДУ Уровни звуковой мощности Lр на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
ГТ-50-800:
Шум всасывания 115 110 116 121 129 141 140 131
ПК высокого давления 115 118 119 121 121 118 115 111
ПК высокого давления (приоткрыты) 121 128 135 140 141 139 138 134
ПК среднего давления 116 117 115 116 118 115 109 104
ГТ-25-700:
Шум всасывания 115 116 119 122 129 140 129 123
ПК высокого давления 114 123 126 129 132 130 131 127
ГТ-700-12М:
Шум всасывания 98 99 102 108 123 137 132 122
ГТ-100-750:
Шум всасывания 130 129 131 135 151 146 143 135
ПК (приоткрыты) 124 127 145 147 149 150 149 146

Выбор расчетных точек. При акустических расчетах для источников шума, излучающих его в окружающую среду, расчетные точки (РТ) выбирают на расстоянии 2 м от плоскости окон ближайших жилых и общественных зданий. На территории жилых микрорайонов, больниц и санаториев, школ, детских садов расчетныеточки выбирают на расстоянии 2 м от границ территории на высоте 1,2 м от поверхности земли.

При выполнении акустических расчетов допустимые уровни звукового давления Lдоп в расчетных точках

Lдоп=Lн+∑Δi

где Lн - нормативный уровень звукового давления, определяемый по табл. 14, дБ; ∑Δi - сумма поправок, определяемая согласно табл. 15.

Определение ожидаемых уровней звукового давления. До осуществления мероприятий по снижению шума определение ожидаемых уровней в расчетных точках при известных источниках шума (ИШ) и их шумовых характеристиках производится в зависимости от взаимного расположения источников шума и расчетных точек. Сначала рассмотрим общий случай (рис. 68), когда в окружающую среду, где расположена расчетная точка (РТ), происходит излучение шума звуковой мощностью Р, Вт. Интенсивность звука в расчетной точке I=PФ/Fk где Ф - фактор направленности излучения шума (его значения для конкретных случаев будут приведены ниже); F - площадь, на которую распределяется звуковая энергия. В общем случае F=Ωr2, где Ω - пространственный угол излучения звука, принимаемый для источников и мест излучения шума, расположенных в пространстве, равным Ω=4π на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий и сооружений Ω=2π в двухгранном угле, образованном конструкциями зданий (сооружений) и поверхностью территории Ω=π k - коэффициент, который в общем виде учитывает уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и наличия каких-либо преград на этом пути.

Рис. 68. К выводу формулы (22)
Рис. 68. К выводу формулы (22)

Разделив левую и правую части этого выражения на пороговое значение интенсивности звука I0 и прологарифмировав их, получим выражение для ожидаемого уровня звукового давления в расчетной точке:

L=LизлP+10lgФ-10lgΩ-20lgr-LопP (22)

где LизлP - уровень звуковой мощности шума, излучаемого в окружающую среду, дБ; ΔLопP - снижение уровня звуковой мощности на пути распространения шума в открытом пространстве, величина которого при отсутствии препятствий и небольших (до 50 м) расстояниях равна нулю. При больших расстояниях ΔLP нужно определять как ΔLопPаr/1000, дБ, где βа - затухание звука в атмосфере, дБ/км, приведено ниже:

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц 53 125 250 500 1000 2000 4000 8000
βа 0 0,7 1,5 3 6 12 24 48

Выражение (22) получено для условий свободного распространения звука, т. е. без влияния отражений от близко расположенных зданий и сооружений. В условиях городской застройки спад уровня звукового давления происходит медленнее, чем по закону квадрата расстояния, поэтому в случае расположения расчетной точки среди зданий в выражении (22) нужно брать не 20lgr, a 15lgr.

Рассмотрим случаи расчета, наиболее часто встречающиеся на практике. Уровни звукового давления в расчетных точках во всех этих случаях определяются по общей формуле (22) с подстановкой соответствующих значений LизлP и Ф.

1. Источник шума (ИШ) (один или несколько) и расчетная точка расположены на определенном расстоянии г друг от друга (рис. 69, а), причем шум от источника (например, от всасывающего отверстия вентилятора, установленного на территории предприятия недалеко от жилого дома) непосредственно излучается в окружающую среду. В данном случае LизлР - уровень звуковой мощности источника, т. е. LизлР=LP. Величина Ф берется из паспортных характеристик машины, механизма. Для источников шума с равномерным излучением звука Ф=1. Для осевых и центробежных вентиляторов, открытые всасывающие или выхлопные отверстия которых направлены в сторону расчетных точек, Ф=2; под углом порядка 45° Ф=1.

Рис. 69. Расчетные схемы излучения шума в окружающую среду: а - источник шума расположен в открытом пространстве; б - излучение шума из всасывающих или воздухозаборных отверстий  аэродинамических установок; в - излучение шума через стенки канала аэрогазодинамической установки; г - излучение шума через строительные ограждения
Рис. 69. Расчетные схемы излучения шума в окружающую среду: а - источник шума расположен в открытом пространстве; б - излучение шума из всасывающих или воздухозаборных отверстий аэродинамических установок; в - излучение шума через стенки канала аэрогазодинамической установки; г - излучение шума через строительные ограждения

2. Шум источника (вентилятора, компрессора, двигателя и т. д.) распространяется по каналам (трубопроводам) и излучается в атмосферу через выходные (выхлопные или воздухозаборные) отверстия (рис. 69,6). В этом весьма распространенном случае расчета шума аэрогазодинамической установки LизлР=LP-ΔLP, где LP - уровень звуковой мощности источ-ника шума, излучаемого в сторону выходного отверстия; ΔLP - снижение уровня звуковой мощности при распространении звука по каналам от источника до выходного отверстия, дБ, которое определяется последовательно для каждого элемента (прямого участка канала, поворота и т. д.) и затем суммируется, т. е.

ΔLP=∑ni=1ΔLPi, ΔLPi - снижение уровня звуковой мощности в отдельном i-m элементе; n-число этих элементов.

Величина ΔLP, дБ/м, для металлических прямоугольных воздуховодов может быть определена по табл. 39, а в каналах, тоннелях с большими размерами поперечного сечения (>2 м) - по табл. 40, где дано снижение уровней звуковой мощности на длине, равной гидравлическому диаметру (м): Dг=4Fкк (Fк - площадь поперечного сечения канала, или тоннеля; Пк - его периметр).

Таблица 39
Поперечное сечение, мм Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
160Х160 0,4 0,4 0,3 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1
500Х500 0,4 0,4 0,2 0,1 0,1 0,1 - -
1000Х1000 0,3 0,2 0,1 0,01 - - - -
Таблица 40
Тип канала, тоннеля Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Кирпичный бетонный канал 0,04 0,09 0,11 0,15 0,18 0,22 0,27 0,32
Бетонный канал с ребристым покрытием 0,4 0,55 0,65 0,8 0,9 1 1,1 1,2
Круглый тюбинговый тоннель 0,15 0,4 0,7 1 1,25 1,5 1,8 2,1
Прямоугольныйтоннель 0,14 0,3 0,5 0,67 0,83 1,05 1,2 1,4

Снижение уровней звуковой мощности в прямоугольных поворотах воздуховодов и каналов может быть определено в зависимости от произведения fb (f - частота звука, Гц; b - ширина поворота м; рис. 70). Для плавных и прямоугольных поворотов с направляющими лопатками это снижение дано в табл.41.

Рис. 70. График для определения снижения шума в прямоугольных поворотах
Рис. 70. График для определения снижения шума в прямоугольных поворотах

Таблица 41
Ширина или диаметр поворота, мм Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
125-250 - - - - 1 2 3 3
260-500 - - - 1 2 3 3 3
510-1000 - - 1 2 3 3 3 3
1100-2000 - 1 2 3 3 3 3 3

В результате отражения звука от открытого конца воздуховода (с решеткой или без нее) происходит снижение уровня звуковой мощности, величина которого определяется с помощью графиков (рис. 71) в зависимости от параметра f√F (f - частота, Гц; F - площадь поперечного сечения канала, м2) и расположения конца воздуховода по отношению к стене здания.

Рис. 71. График для определения снижения шума при отражении от открытого конца воздуховода
Рис. 71. График для определения снижения шума при отражении от открытого конца воздуховода

При внезапном сужении или расширении канала, наличии перегородок с отверстием, разветвлений (рис. 72) величина снижения уровня звуковой мощности может быть определена в зависимости от размеров поперечного сечения канала. Так, для воздуховодов с поперечными размерами до 1 м для сужения или расширения перегородки (рис. 72, а, б, в)

Рис. 72. Элементы каналов: а, б - сужение, и расширение канала; в - перегородка с отверстием в канале; г - разветвление канала
Рис. 72. Элементы каналов: а, б - сужение, и расширение канала; в - перегородка с отверстием в канале; г - разветвление канала

ΔLP=10lg[(m+1)2/4m],

где m=F1/F2 (F - площади поперечных сечений, м2). Для разветвлений (рис. 72, г)

ΔLP=10lg∑Fотв(mn+1)2/4Fотвimn

где ∑Foтв - сумма площадей всех ответвлений, м2; Fотвi - площадь поперечного сечения воздуховода, м2, для которого определяется снижение уровня звуковой мощности; mn=F/∑Fотв.

Для каналов большого размера (более 1 м) для сужения перегородки ΔLP=10lgm, а для разветвлений ΔLP=10lg[0,5F+∑Fотв)/Fотвi

Если канал расширяется или плавно сужается, то ΔLP=0. В воздухозаборных (выхлопных) киосках величина ΔLР может быть принята равной 3 дБ.

Фактор направленности Ф, входящий в выражение (22), зависит от частоты звука, ориентации места излучения по отношению к расчетной точке, его размеров. Величины 10lgФ для наиболее распространенных случаев излучения приведены на рис. 73.

Рис. 73. Величины 10lg Ф для различных случаев излучения шума из воздухозаборцых или выбросных устройств аэрогазодинамических установок
Рис. 73. Величины 10lg Ф для различных случаев излучения шума из воздухозаборцых или выбросных устройств аэрогазодинамических установок

3. Шум в расчетную точку попадает через стенки (чаще всего металлические) канала (см. рис. 69, в). С таким путем проникновения шума в окружающую среду наиболее часто приходится встречаться при работе станций испытания двигателей, в вентиляционных установках. Особенно заметным становится этот шум при установке глушителя перед выхлопным отверстием. В данном случае

ΔLизлP=LP-ΔLP+10lg(Fн/F)-Rк-3

где LP - уровень звуковой мощности, излучаемой источником шума в канал, дБ; ALP - снижение уровня звуковой мощности в канале от источника до участка канала, через который излучается шум; FH - площадь наружной поверхности стенок канала, через которую излучается шум, м2; F - площадь поперечного сечения канала, м2; Rк - звукоизоляция стенок канала, дБ, определяемая по данным § 34. Фактор направленности Ф здесь равен единице.

4. При близком расположении шумного помещения (цеха) предприятия к жилой застройке шум из этого помещения может попадать в расчетную точку через строительные ограждения, чаще всего оконные проемы площадью For? и звукоизоляцией Foгр, открываемые в летнее время. В этом случае расчета (Ф=1)

LизлP=10lg∑ni=1100,1LPi-10lgB+10lgFогр-Rогр

где LPi - уровень звуковой мощности i-го источника шума в помещении; n - их число; В - постоянная шумного помещения, м2, определяемая применительно к данному случаю по формуле B=Vμ/20 (V - объем помещения, м3; μ -частотный множитель, значения которого даны в табл. 36).

Часто в расчетную точку шум может попадать от различных источников и разными путями. В таких случаях уровни звукового давления сначала определяются по отдельности для каждого источника по формуле (22), а при одновременном действии всех источников находятся по правилу суммирования уровней

L=1-lg∑ni=1100,1Li

где Li и L - соответственно ожидаемые уровни звукового давления, создаваемые одним источником при изолированной работе и всеми источниками при одновременной работе; п-принимаемое для расчета число источников шума. Здесь уместно напомнить, что при разнице между двумя уровнями более 10 дБ меньшие уровни в расчет могут не приниматься.

Определение требуемого снижения шума ΔLтp. Прежде чем рассматривать нахождение этой величины, необходимо отметить, что требуемое снижение шума в расчетной точке и требуемое снижение шума источника - это разные понятия.

Во всех случаях расчета или измерений требуемое снижение шума в расчетной точке определяется как разность между ожидаемыми уровнями звукового давления, рассчитанными по формулам (22) и (25), или измеренными уровнями и допустимыми по нормам:

ΔLтр=L-Lдоп. (26)

Что же касается требуемого снижения шума источника или на пути его распространения, то эта величина зависит от числа источников шума и требуемого снижения в расчетной точке. При действии одного источника его шум должен быть снижен на величину ΔLтp, определяемую по формуле (26), а нескольких (n) одинаковых источников, удаленных от расчетной точки на примерно равное расстояние, - по формуле

ΔLтр=Li-Lдоп+10lg n, (27)

где Li - ожидаемый уровень звукового давления, создаваемый в расчетной точке одним источником, дБ.

На практике нередко приходится встречаться со случаем попадания шума в расчетную точку от разных источников, расположенных от нее на различных расстояниях. Применительно к действующим предприятиям требуемое снижение шума каждого источника может быть определено измерением уровней звукового давления, создаваемого им при одиночной работе (остальные источники отключаются) и сравнения их с допустимыми уровнями. При таких измерениях выявляются наиболее шумные источники, шум которых нужно снижать в первую очередь.

Выбор мероприятий по снижению шума. Как видно из основной формулы (22) расчета шума в окружающей среде, уровни звукового давления в расчетной точке зависят от величины составляющих, входящих в эту формулу. Следовательно, обеспечение допустимых уровней звукового давления может быть достигнуто за счет изменения данных величин с помощью следующих мероприятий:

1. Уменьшения уровня звуковой мощности источника шума, что в условиях эксплуатации достигается заменой шумного, устаревшего оборудования, а при проектировании - соответствующим выбором менее шумного оборудования, зная его шумовые характеристики.

2. Правильной ориентацией источника шума или места излучения шума по отношению к расчетной точке. Например, воздухозаборное устройство компрессорной установки должно располагаться так, чтобы излучаемый шум был направлен в противоположную сторону от жилого дома. В таких случаях величина показателя направленности G=10lgФ имеет значительно меньшую величину, что снижает уровни звукового давления на 5-15 дБ.

3. Размещения источника шума на возможно большем расстоянии от расчетной точки. Как известно, снижение уровней (в дБ) в открытом пространстве при увеличении расстояния от r1 до r2 равно ΔL=20lg(r2/r1). Отметим, что данное мероприятие может быть реализовано только лишь при проектировании объектов.

4. Уменьшения шума на пути его распространения от источника до расчетной точки за счет:

а) применения таких материалов и конструкций при проектировании наружных стен, остекления (окон), ворот, дверей, которые обеспечивают требуемую звукоизоляцию; звукоизоляции технологических коммуникаций, проходящих через внешние ограждающие конструкции здания; устройства специальных звукоизолированных боксов и звукоизолирующих кожухов при размещении шумящего оборудования на территориях промышленных предприятий и жилой застройки;

б) применения экранов, препятствующих распространению в атмосферу звука от оборудования, размещенного на территории промышленного предприятия;

в) устройства глушителей шума в газодинамических трактах установок, излучающих шум в атмосферу (испытательных боксов, компрессоров, вентиляторов и тому подобных установок); звукоизоляционная облицовка каналов, излучающих шум в атмосферу;

г) выполнения акустической обработки шумных помещений, через окна которых излучается шум в атмосферу.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич - подборка материалов, оцифровка, статьи, разработка ПО 2001-2018
Вдохновитель и идеолог проекта: Злыгостева Надежда Анатольевна
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу первоисточник:
http://ecologylib.ru "EcologyLib.ru: Экология"