噪声污染控制技术与设备

把人们不需要的声音通称为噪声。把人们不需要的声音通称为噪声。噪声控制的目的就是要获得适当的声学环境，把噪声噪声控制的目的就是要获得适当的声学环境，把噪声污染限制在可容许的范围内。污染限制在可容许的范围内。声学系统一般包括声学系统一般包括声源声源、传播途径传播途径和和接受者接受者，因此噪，因此噪声控制一般从这三方面考虑，即声控制一般从这三方面考虑，即噪声源的控制噪声源的控制、传播途传播途径的控制径的控制、接受者的防护接受者的防护。其中传播途径的控制是噪声。其中传播途径的控制是噪声控制中的普遍技术。控制中的普遍技术。一、噪声源的控制一、噪声源的控制 1、合理选择材料和改进机械设计来降低噪声、合理选择材料和改进机械设计来降低噪声 2、改进工艺和操作方法降低噪声、改进工艺和操作方法降低噪声 3、减小激振力来降低噪声、减小激振力来降低噪声 4、提高运动零部件间的接触性能、提高运动零部件间的接触性能 5、降低机械设备系统的噪声辐射部件对激振力的响应、降低机械设备系统的噪声辐射部件对激振力的响应 6、低噪声设备、低噪声设备二、传播途径的控制二、传播途径的控制 在传播途径上控制噪声是目前噪声控制中采用在传播途径上控制噪声是目前噪声控制中采用最普遍最普遍的技术，按其工作原理可分为的技术，按其工作原理可分为吸声吸声、隔声隔声和和消声消声，其相，其相应的设备为应的设备为吸声降噪设备吸声降噪设备、隔声设备隔声设备和和消声器消声器。1、吸声降噪设计、吸声降噪设计 在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来降低室内噪声。吸声材料按吸声机理可分为降低室内噪声。吸声材料按吸声机理可分为多孔吸声材多孔吸声材料料和和共振吸声结构共振吸声结构两大类。两大类。（1）多孔吸声材料）多孔吸声材料 多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的和孔之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的通气性。声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回通气性。声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回运动，与静止的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空运动，与静止的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空气与经络之间的热传导作用，使声能转化为热能而消耗气与经络之间的热传导作用，使声能转化为热能而消耗掉，从而起着吸收声能的作用。掉，从而起着吸收声能的作用。1）多孔吸声材料及其种类）多孔吸声材料及其种类 无机纤维材料无机纤维材料 无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。岩棉及其制品。泡沫塑料泡沫塑料 常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。聚氯乙烯、酚醛等。有机纤维材料有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等 建筑吸声材料建筑吸声材料 如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等 2）多孔性吸声结构）多孔性吸声结构 a、有护面的多孔材料吸声结构、有护面的多孔材料吸声结构 有护面的多孔材料吸声结构主要由骨架、护面层、吸声有护面的多孔材料吸声结构主要由骨架、护面层、吸声层等组成。层等组成。b、空间吸声体、空间吸声体 空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体，其降噪量一般为种形状的单元体，其降噪量一般为10dB左右。常用的几左右。常用的几何形状有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中何形状有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸声效果最好球体的吸声效果最好。空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺寸的减少而空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺寸的减少而增加，低频吸收效果则随着吸声体尺寸的加大而升高。增加，低频吸收效果则随着吸声体尺寸的加大而升高。空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材料核材料的空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材料核材料的填充方式所决定。填充方式所决定。c、吸声尖劈、吸声尖劈 吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，吸声尖劈是一吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填充多孔吸声材种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。料构成，吸声性能十分优良。吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规状等。规状等。3）共振吸声结构）共振吸声结构 共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为用于对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为单个共振式吸声结构单个共振式吸声结构(包括薄膜、薄板共振吸声结构包括薄膜、薄板共振吸声结构)、穿、穿孔板吸声结构和微穿孔吸声结构。孔板吸声结构和微穿孔吸声结构。薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 薄板共振吸声结构的共振频率一般在薄板共振吸声结构的共振频率一般在80l00Hz之间，属之间，属低频吸声。低频吸声。穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 穿孔板共振吸声结构是在钢板、铝板或胶合板、塑板、穿孔板共振吸声结构是在钢板、铝板或胶合板、塑板、草纸板等薄板上穿以一定孔径和穿孔率的小孔，在板后设草纸板等薄板上穿以一定孔径和穿孔率的小孔，在板后设置一定厚度空腔构成。置一定厚度空腔构成。穿孔率越高，每个共振腔所占的体积越小，共振频率就穿孔率越高，每个共振腔所占的体积越小，共振频率就越高。穿孔板吸声结构具有较强的频率选择性。越高。穿孔板吸声结构具有较强的频率选择性。薄膜共振吸声结构薄膜共振吸声结构 用刚度很小的弹性材科用刚度很小的弹性材科(如聚乙烯薄膜、漆布、不透气如聚乙烯薄膜、漆布、不透气的帆布以及人造革等的帆布以及人造革等)在其后设置空气层，就构成薄膜共在其后设置空气层，就构成薄膜共振吸声结构。振吸声结构。微孔板吸声结构微孔板吸声结构 微穿孔板吸声结构由具有一定穿孔率、孔径小于微穿孔板吸声结构由具有一定穿孔率、孔径小于1mm的金属薄板与板后的空气层组成。的金属薄板与板后的空气层组成。微穿孔板吸声结构由于板薄、孔径小、声阻抗大、重微穿孔板吸声结构由于板薄、孔径小、声阻抗大、重量轻，因而吸声系数和吸声频带宽度比穿孔板吸声结构量轻，因而吸声系数和吸声频带宽度比穿孔板吸声结构要好，并具有结构简单，加工方便，要好，并具有结构简单，加工方便，特别适合于高温、特别适合于高温、高速、潮湿以及要求清洁卫生的环境下使用等优点。高速、潮湿以及要求清洁卫生的环境下使用等优点。2、隔声降噪设计、隔声降噪设计 隔声是噪声控制工程中常用的一种技术措施，利用墙隔声是噪声控制工程中常用的一种技术措施，利用墙体、各种板材及构件作为屏蔽物或利用围护结构把噪声体、各种板材及构件作为屏蔽物或利用围护结构把噪声控制在一定范围之内，使噪声在空气中的传播受阻而不控制在一定范围之内，使噪声在空气中的传播受阻而不能顺利通过，从而达到降低噪声的目的。能顺利通过，从而达到降低噪声的目的。透声系数与隔声量透声系数与隔声量 假设假设Ei为入射声能量，为入射声能量，Ea为构件吸收的声能量，为构件吸收的声能量，Er为反为反射声能量，射声能量，Et为透射声能量。透射声能为透射声能量。透射声能Et与入射声能与入射声能Ei之之比称为透声系数或透射系数比称为透声系数或透射系数，即：，即：在工程实际中常采用透声系数倒数的对数来表示透声在工程实际中常采用透声系数倒数的对数来表示透声损失的大小，称为传声损失，或透声损失，或隔声量，损失的大小，称为传声损失，或透声损失，或隔声量，用用R表示，单位是分贝表示，单位是分贝(dB)。值越小，值越小，R值越大，说明隔声性越好。值越大，说明隔声性越好。itEElRlg10单层密实均匀构件的隔声性能单层密实均匀构件的隔声性能 此类构件的隔声材料要求密实而厚重，如砖墙、钢筋此类构件的隔声材料要求密实而厚重，如砖墙、钢筋混凝土、钢板、木板等。受到声波作用，其隔声性能与混凝土、钢板、木板等。受到声波作用，其隔声性能与材料的刚性、阻尼、面密度有关。材料的刚性、阻尼、面密度有关。双层隔声结构双层隔声结构 双层结构是指两个单层结构中间夹有一定厚度的空气双层结构是指两个单层结构中间夹有一定厚度的空气或多孔材料的复合结构。或多孔材料的复合结构。双层结构的隔声量与空气层厚度有关，厚度增加，隔双层结构的隔声量与空气层厚度有关，厚度增加，隔声量也增加。声量也增加。隔声罩的设计与应用隔声罩的设计与应用 采用隔声罩，可控制其隔声量，使工作所在位置的噪采用隔声罩，可控制其隔声量，使工作所在位置的噪声降低到所需要的程度，且技术措施简单、体积小、用声降低到所需要的程度，且技术措施简单、体积小、用料少、投资少。料少、投资少。隔声罩的罩壁由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。隔声罩的罩壁由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。隔声罩一般分为隔声罩一般分为全封闭全封闭、局部封闭和消声箱式隔声罩局部封闭和消声箱式隔声罩。3、消声器、消声器 消声器用来降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管消声器用来降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管道传播的噪声，既能允许气流顺利通过，又能有效的阻道传播的噪声，既能允许气流顺利通过，又能有效的阻止或减弱声能向外传播。止或减弱声能向外传播。（1）、消声器的声学性能）、消声器的声学性能 传递损失传递损失LTL 传递损失又称为传声损失，是消声器入口处和出口处传递损失又称为传声损失，是消声器入口处和出口处的声功率级之差值：的声功率级之差值：LTLLwl一一LW2 消声量消声量LNR 消声量又称为噪声降低量或减噪量，指的是消声器进消声量又称为噪声降低量或减噪量，指的是消声器进口端和出口端的平均声压级差，即：口端和出口端的平均声压级差，即：21PPNRLLL（2）阻性消声器）阻性消声器 消声原理消声原理 阻性消声器是利用安装在管道内壁或中部的阻性材料阻性消声器是利用安装在管道内壁或中部的阻性材料(主要是多孔材料主要是多孔材料)吸收声能而达到降低噪声的目的。吸收声能而达到降低噪声的目的。因为多孔材料的吸声机理类似于电路中的电阻消耗电因为多孔材料的吸声机理类似于电路中的电阻消耗电能，故称依靠多孔吸声材料消声的消声器为阻性消声器。能，故称依靠多孔吸声材料消声的消声器为阻性消声器。阻性消声器具有良好的中高频消声性能，低频消声性能阻性消声器具有良好的中高频消声性能，低频消声性能较差。较差。阻性消声器的结构形式阻性消声器的结构形式 阻性消声器的结构形式很多，常见有片式消声器、蜂窝阻性消声器的结构形式很多，常见有片式消声器、蜂窝式消声器、直管式消声器、迷宫式消声器等，式消声器、直管式消声器、迷宫式消声器等，阻性消声器的特点阻性消声器的特点 阻性消声器中多孔材料对中、高频噪声的吸收显著，阻性消声器中多孔材料对中、高频噪声的吸收显著，能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声作用较差。能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声作用较差。因此阻性消声器主要用于对中、高频噪声的吸收。因此阻性消声器主要用于对中、高频噪声的吸收。阻性消声器具有结构简单和良好的吸收中、高频噪声阻性消声器具有结构简单和良好的吸收中、高频噪声的优点，在实际工程中得到广泛的应用。的优点，在实际工程中得到广泛的应用。但不适合在高但不适合在高温、高湿的环境中使用，多用于风机的进、排气消声。温、高湿的环境中使用，多用于风机的进、排气消声。阻性消声器的设计与应用阻性消声器的设计与应用 阻性消声器的消声性能取决于消声器的有效长度、气阻性消声器的消声性能取决于消声器的有效长度、气流通道的断面尺寸、通过气流的速度以及多孔吸声材料流通道的断面尺寸、通过气流的速度以及多孔吸声材料的种类、吸声层敷设厚度和吸声材料表面护面结构等。的种类、吸声层敷设厚度和吸声材料表面护面结构等。a、消声量、消声量LA 直管式消声器的消声量由管道的有效长度、断面尺寸直管式消声器的消声量由管道的有效长度、断面尺寸和吸声材料的性能所决定。对于直管式阻性消声器，可和吸声材料的性能所决定。对于直管式阻性消声器，可用式用式 近似计算。近似计算。b、合理选择消声器的结构形式、合理选择消声器的结构形式 c、几何尺寸、几何尺寸 d、吸声材料与吸声层厚度、吸声材料与吸声层厚度 LSPLA0 e、吸声材料护面结构、吸声材料护面结构 阻性消声器的吸声材料是在气流中工作的，所以吸声材阻性消声器的吸声材料是在气流中工作的，所以吸声材料必须用牢固的护面结构固定，并使之不被气流冲刷流失。料必须用牢固的护面结构固定，并使之不被气流冲刷流失。f、消声器外壳、消声器外壳（3）抗性消声器）抗性消声器 消声原理消声原理 抗性消声器的基本结构是由扩张室和连接管串联而成。抗性消声器的基本结构是由扩张室和连接管串联而成。它是利用管道截面的变化它是利用管道截面的变化(扩张或收缩扩张或收缩)使声波在传播过程使声波在传播过程中引起阻抗改变而产生声能的反射、干涉，再沿管道继中引起阻抗改变而产生声能的反射、干涉，再沿管道继续传播而降低由消声器向外辐射的声能，从而达到消声续传播而降低由消声器向外辐射的声能，从而达到消声的目的。的目的。抗性消声器适用于消除低中频噪声，构造简单、耐高抗性消声器适用于消除低中频噪声，构造简单、耐高温、耐气体腐蚀和冲击；其缺点是消声频带窄，对高频温、耐气体腐蚀和冲击；其缺点是消声频带窄，对高频噪声消声效果较差。噪声消声效果较差。抗性消声器能在高温、高速、脉动气流条件下工作，适抗性消声器能在高温、高速、脉动气流条件下工作，适用于消除汽车、拖拉机、空压机等的进、排气口噪声。常用于消除汽车、拖拉机、空压机等的进、排气口噪声。常用的抗性消声器有扩张室式、插入管式、共振腔式、干涉用的抗性消声器有扩张室式、插入管式、共振腔式、干涉式、穿孔板式等。式、穿孔板式等。扩张室式抗性消声器扩张室式抗性消声器 共振腔式抗性消声器共振腔式抗性消声器 共振腔式抗性消声器是利用共振吸声原理进行消声，共振腔式抗性消声器是利用共振吸声原理进行消声，一般由一段开有若干个轴型和狭缝型等。一般由一段开有若干个轴型和狭缝型等。共振腔式消声器的特点是选择性较强，在共振频率处共振腔式消声器的特点是选择性较强，在共振频率处的消声量很大，而偏离共振频率时消声量急剧下降。比的消声量很大，而偏离共振频率时消声量急剧下降。比较适宜于低、中频成分突出的气流噪声的消声。较适宜于低、中频成分突出的气流噪声的消声。干涉式抗性消声器干涉式抗性消声器 干涉式消声器主要借助相干声波的相互抵消作用来达干涉式消声器主要借助相干声波的相互抵消作用来达到消声目的。到消声目的。阻抗复合型消声器阻抗复合型消声器 常用的阻抗复合型消声器的形式有阻性常用的阻抗复合型消声器的形式有阻性-扩张室复合式、扩张室复合式、阻性阻性-共振复合式和阻性共振复合式和阻性-扩张室扩张室-共振腔复合式等。共振腔复合式等。三、个人防护三、个人防护 当在声源上和传播途径上控制噪声难以达到标准要求当在声源上和传播途径上控制噪声难以达到标准要求时，或在某些无需进行控制、但对接受者来说必须加以时，或在某些无需进行控制、但对接受者来说必须加以保护的场合，往往采取个人防护措施。其中最常用的方保护的场合，往往采取个人防护措施。其中最常用的方法是佩戴护耳器法是佩戴护耳器耳塞、耳罩、帽盔等。耳塞、耳罩、帽盔等。隔振与阻尼减振技术隔振与阻尼减振技术 控制振动和控制噪声一样，可以从控制振动和控制噪声一样，可以从振源振源、传递途径传递途径和和接受体接受体三方面着手。振源控制主要是减弱或消除其振动三方面着手。振源控制主要是减弱或消除其振动或振动运动；传递途径控制可通过隔振、阻尼等方法减或振动运动；传递途径控制可通过隔振、阻尼等方法减弱振动到接受体的传输；接受体的控制也是通过接受体弱振动到接受体的传输；接受体的控制也是通过接受体系统参数的改变系统参数的改变(加强筋、阻尼等加强筋、阻尼等)来减弱接受体处振动强来减弱接受体处振动强度或降低接受体对振动的敏感程度。振动控制的方法有度或降低接受体对振动的敏感程度。振动控制的方法有振源振源振动控制振动控制，隔振隔振，阻尼减振阻尼减振三类。三类。