расчет глушителей шума. Расчет глушителей шума. Расчет глушителей шума
 Скачать 147.12 Kb.
|
|
Расчет глушителей шума На машиностроительных предприятиям повышенный шум на рабочих местах и в жилой застройке часто создается при работе вентиляторных, компрессорных игазотурбинных установок, систем сброса сжатого воздуха, стендов для испытаний различных двигателей. Снижение шума аэродинамического происхождения достигается установкой глушителей в каналах и воздуховодах на пути распространения шума от его источника до места всасывания или выброса воздуха и газов. Глушители подразделяются на абсорбционные, реактивные (рефлексные) и комбинированные. Снижение шума в абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения звуковой анергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами и конструкциями, а в реактивных - в результате отражения звука обратно к источнику. Комбинированные глушителя обладают свойством как поглощать, так и отражать звук. Выбор типа глушителя зависит от конструкции заглушаемой установки (стенда, системы и т.д.), спектра и требуемого снижения шума. Применение глушителей для различных установок и систем рассмотрено ниже. При распространении шума по трубопроводам, воздуховодам, каналам для его уменьшения широко применяют глушители различных конструкций, выбор которых определяется спектром шума, необходимым глушением и условиями эксплуатации конкретной установки. Реактивные глушители используют для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими и в узких частотных диапазонах. Важно, чтобы применение глушителей любого типа не ухудшало работу заглушаемой машины. Эффективность глушителей шума может достигать 30--40 дБ и более. Если в рабочей зоне не удается уменьшить шум до допустимых величин общетехническими средствами, то администрация обязана обеспечить работающих в этой зоне средствами индивидуальной защиты и обозначить ее знаками безопасности. К средствам индивидуальной противошумовой защиты относятся вкладыши (Снижение шума на 5 ... 20 дБ); наушники (эффективность на высоких частотах до 45 дБ); шлемы, применяемые при высоких уровнях шума (более 120 дБ).  а - трубчатый; б - пластинчатый; в - сотовый; г - звукопоглощающая облицовка поворота; 1 - трубопровод; 2 - корпус глушителя; 3 - перфорированная стенка; 4 - стеклоткань; 5 - звукопоглощающий материал. Рисунок 5 - Глушители абсорбционного типа  а - камерный; б - резонансный; в - четвертьволновой; е - глушитель шума выпуска мотоциклетного двигателя Рисунок 6 -Реактивные глушители Защита от шума может обеспечиваться и такими организационными мероприятиями, как сокращение времени пребывания в условиях повышенного шума, правильный выбор режима труда и отдыха, лечебно-профилактические и другие мероприятия. Контроль уровней шума на рабочих местах регламентирован ГОСТ 12.1.050--86. В настоящее время для измерения шума и вибраций используют акустические комплекты «ШУМ-1М» и «ВШВ-003» (бывш.СССР), КРТ (Германия) и «Брюль и Къер» (Дания). Глушители вентиляционных установок. Наибольшее распространение в вентиляторных установках общепромышленного назначения получили глушителя абсорбционного типа -- трубчатые, пластинчатые, цилиндрические, облицованные изнутри ЗПМ повороты воздуховодов (рисунок 8), поскольку вентиляторы имеют широкополосный спектр шума. Конструкции глушителей подбирают в зависимости от поперечных размеров воздуховода, допустимой скорости воздушного потока, требуемого снижения УЗД и места для установки глушителя. Трубчатые глушителя обычно применяются при поперечном сечении воздуховодов до 500 X 500 им или диаметре до 500 мм, цилиндрические -- при диаметре до 700 мм, а пластинчатые -- при больших размерах. В глушителях пластины устанавливают параллельно потоку воздуха на определенном расстоянии друг от друга. Толщину пластин выбирают исходя из максимума а спектре шума -- чем выше частота заглушаемого звука, тем толще должны быть пластины глушители. Обычно толщина пластин составляет 100-200 мм, реже 400-600 мм.  1 -- корпус; 2 -- штуцер; 3 и 4 -- пористые перегородки; 5 -- замкнутая полость; 6 -- звукопоглощающий сыпучий материал Рисунок 7 - Комбинированный глушитель Необходимое свободное сечение глушителянаходят из соотношения:  , (7) где Q - расход воздуха через глушитель, м3/с;  - допустимая скорость воздуха в глушителе, м/с. Поток воздуха, проходя через глушитель, генерирует так называемый собственный шум глушителя, звуковая мощность которого зависит от скорости потока, конструкции глушителя и его размеров. Особенно важно учитывать то обстоятельство, когда глушитель устанавливается непосредственно перед помещением. В этом случае допустимую скорость воздуха можно принимать в зависимости от допустимого уровня звука в помещении. Для ориентировочной оценки допустимой скорости движения воздуха в вентиляционных глушителях при определении их конкретных габаритов допускается пользоваться данными табл. 1.  а-трубчатый круглый, сварной сварной; б - трубчатый прямоугольный, сварной; в - пластинчатый; г- цилиндрический; 3- цилиндрический комбинированный; 1- перфорированная обечайка; 2-звукопоглощающий холст; 1 - короб наружный; 4 - диафрагма; 5- пластина; 6-цилиндр; 7- обтекатель; 8 -крепление цилиндра Рисунок 8 - Глушители шума вентиляционных установок Таблица 1 - Допускаемая скорость движения воздуха в глушителях систем вентиляции, м/с
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 Lтр, 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 давленияинебольшие 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 Fсв , 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.  Sтр - площадь сечения трубопровода; Stплощадь сечения расширительной камеры; lв - 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 SKк площади сечения трубопровода STP; lk - 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 В данной расчетно-графической 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 использованной литературы 1. Белов С.В.Безопасность производственных процессов. Справочник, М.: Машиностроение, 1985, 615 с. 2. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов/ Е.Я. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; Под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983, 432 с., ил. 3. Справочник проектировщика. Защита от шума / Под ред. Е.Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1974, 425 с. 4. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учеб. пособие для инж.-экон. спец. вузов. -М.:Высш. шк., 1985. -319 с, ил. 5. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник. С.В. Белов, А.Ф. Козяков и др. Под редакцией С.В. Белова - М. Машиностроение, 1989, - 368 с. 6. Карпов Ю.В., Дворянцева Л.А. Защита от шума и вибрации на предприятиях химической промышленности. М: Химия, 1991, - 120 с. |