Общая характеристика средств и методов защиты от шума

  (5)

 где — интенсивность шума  за перегородкой. В качестве звукоизолирующих  материалов для перегородок применяют  бетон, кирпич, дерево и т. п.  Эффективность звукоизоляции (дБ) однородной перегородки может  быть определена по формуле:

, (6)

 где т — масса 1 м2 перегородки,  кг, зависящая от плотности материала  и толщины перегородки;

/ — частота, Гц;

 рс — акустическое сопротивление  воздуха.

 Анализ этой формулы позволяет  сделать два основных вывода: звукоизоляция ограждений тем  выше, чем они тяжелее, и на  высоких частотах эффект от  установки ограждения будет значительно  выше, чем на низких.

 Наиболее шумные машины и  механизмы закрывают кожухами, которые  обычно изготовляют из конструкционных  материалов — стали, сплавов  алюминия, пластмасс и др. и облицовывают  изнутри звукопоглощающим материалом  толщиной 30 ... 50 мм (рисунок 5).

 а – схема кожуха; б –  конструкция кожуха электродвигателя: 1 – звукопоглощающий материал; 2 – глушитель шума; 3 – источник  шума; 4 – стенка;

5 – электродвигатель; 6, 7 – каналы  с глушителями для входа и  выхода воздуха

 Рисунок 3 – Звукоизолирующий  кожух

 а – схема экрана; б –  расположение экранов в вычислительных  центрах;

 в – экранирование источников  механического шума; 1 – шумное  оборудование;

2 – экран со звукопоглощающей  облицовкой; 3 – рабочее место; 4 –  дисковая пила

 Рисунок 4 – Экранирование  источников шума

                                Расчет глушителей шума

 На машиностроительных предприятиям  повышенный шум на рабочих  местах и в жилой застройке  часто создается при работе  вентиляторных, компрессорных и  газотурбинных 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  глушителя находят 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/сИндекс предельного  спектра шума в обслуживаемом  помещении ПС-25 ПС-35 ПС-40 ПС-50

Допускаемая скорость движения воздуха, м/с 4 6 8 10

 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 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 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; St площадь 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 SK к 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.