Семинар 3 (Акустический расчёт) (Семинары)

КСР-3. Тема 3.1 Акустический расчет.

Источники:

1. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8. Физические факторы окружающей природной среды. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Санитарные нормы.

2. СНиП 23-03-2003. Защита от шума.

Содержание.

1. Основные физические величины, используемые в расчете.

2. Порядок проведения акустического расчета.

3. Примеры задач на акустический расчет.

1. Основные физические величины, используемые в расчете.

Уровень звукового давления. Величина, равная

дБ (децибел), где p₀ – нулевой уровень звукового давления, равный давлению 2·10 ^–5 Па, p – звуковое давление измеряемого звука (Па).¹

Мгновенная интенсивность звука. Величина, равная мгновенному потоку энергии в определенном направлении через поверхность, перпендикулярную к этому направлению, денную на площадь этой поверхности

Вт/м², где p – мгновенное звукового давление, Па, u – скорость частиц в той же точке.

Интенсивность звука. Усредненная по времени мгновенная интенсивность звука.

Звуковая мощность. Полная звуковая мощность, излучаемая источником.

Вт, N – число сегментов измерительной поверхности, – площадь i-го сегмента.

Уровень звуковой мощности. Логарифмическая мера звуковой мощности, излучаемой источником.

дБ, P₀ – пороговое значение мощности равное 10 ^{– 12} Вт .

Для перевода уровня звукового давления в разы ( ) можно использовать таблицу 3.1.

Табл. 3.1. Перевод УЗД L в отношение давлений . L, дБ L, дБ 1 1,122 20 10 3 1,413 40 100 6 1,995 60 1000 8 2,512 80 104 10 3,162 100 105

Рис. 3.1. Частотные характеристики шумомеров (ГОСТ 17187-2010. Шумомеры.Технические требования.

Корректированные уровни звукового давления (уровни звука). Существуют 4 частотные характеристики шумомеров (международные частотные корректирующие характеристики) А, В, С, D.

Эффективность защиты от шума определяется как разность УЗД в РТ до и после применения шумозащиты

(1)

Сложение УЗД (интенсивностей) в расчетной точке (РТ) от нескольких источников происходит по формуле:

(2)

– суммарный уровень звукового давления, дБ, которая в случае наличия N одинаковых источников с УЗД L каждый, преобразуется к виду:

(3)

Пример 1. Найти суммарный УЗД от двух одинаковых источников, создающих в РТ УЗД 90 дБ каждый.

Решение: воспользовавшись формулой (3), имеем:

При сложении двух различных УЗД суммарный уровень удобно находить в виде добавки к большему слагаемому:

(4)

Значение добавки можно найти по специальному графику, или в табличном виде. Некоторые значения добавок даны в табл. 3.2. Отметим, что при разности складываемых уровней более 20 дБ суммарный УЗД практически равен большему слагаемому.

Табл. 3.2. Значения добавок УЗД Δ в зависимости от разности УЗД ΔL. ΔL, дБ Δ, дБ ΔL, дБ Δ, дБ 0 3 7 0,8 1 2,5 8 0,6 2 2 9 0,5 3 1,8 10 0,4 4 1,5 15 0,2 5 1,2 20 ~ 0 6 1

Пример 2. В цехе 5 источников шума с УЗД 60, 60, 63, 66 и 69 дБ соответственно. Найти суммарный УЗД в цехе при одновременно работающих источниках. Решение: воспользовавшись формулой (4), последовательно имеем где – добавка для i+1-го источника шума ■.

Пример 3. В цехе 2 источника шума с общим УЗД 60 дБ. Какой будет УЗД при выключении одного из станков.

Решение: воспользовавшись формулой (4), имеем ■.

1. Порядок проведения акустического расчета.

Исходными данными для акустического расчета являются:

план и разрез помещения с расположением технологического оборудования и РТ;

сведения об ограждающих конструкциях помещения (материал, толщина, плотность);

шумовые характеристики (октавные уровни звуковой мощности , указываемые в технической документации), геометрические размеры источников шума.

Акустический расчет производится в следующем порядке.

1. Определение УЗД в РТ по известным уровням звуковой мощности источников шума ИТ c использованием схемы взаимного расположения источников шума и расчетных точек и акустических характеристик помещения.

2. Определение требуемого снижения уровня в рабочей точке с использованием нормативных значений показателей шума .

3. При необходимости снижения уровня шума выбираются и рассчитываются средства защиты от шума, обеспечивающие снижение шума до требуемой величины.

Определение УЗД в РТ.

Вариант 1. РТ и один ИШ находятся в одном помещении. В этом случае исходной формулой для соразмерных помещений² является следующая

(5)

где – УЗД в РТ, – уровень звуковой мощности ИШ по его паспортным или измеренным характеристикам, – коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля, определяемый если расстояние до источника меньше удвоенного максимального габарита источника (см. табл. 3.3) r < 2l_max, Ф – фактор направленности ИШ, определяемый по опытным данным, для ненаправленных источников принимается равным 1,³ – пространственный угол излучения источника (см. табл. 3.4), r – расстояние от акустического центра источника (геометрического центра) до РТ, м, k – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, определяется в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения α_ср (табл. 3.5), B – акустическая постоянная помещения, м², определяемая по формуле

(6)

А – эквивалентная площадь звукопоглощения, м², определяемая по формуле

(7)

где – коэффициент звукопоглощения i-й поверхности, – площадь i-й поверхности, – эквивалентная площадь звукопоглощения j-го звукопоглотителя, – их количество, – средний коэффициент звукопоглощения , где S – суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м².

Исходя из акустической постоянной помещения и пространственного угла излучения Ω определяют граничный радиус , м, (на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука) по формуле

(8)

Табл. 3.3. Значения коэффициента ближнего поля χ в зависимости от отношения расстояния r и максимального геометрического размера источника. r/lmax 10lg, дБ 0,6 3 5 0,8 2,5 4 1,0 2 3 1,2 1,6 2 1,5 1,25 1 2 1 0

Табл. 3.4. Значения пространственного угла излучения источника Ω в зависимости от условий излучения. Условия излучения Ω 10lg Ω, дБ В пространство – источник на колонне, на мачте, трубе 4π 11 В полупространство – источник на полу, стене, земле 2π 8 В ¼ пространства – источник в двухгранном углу (на полу, близко от одной стены) π 5 В 1/8 пространства – источник в трехгранном углу (на полу, близко от двух стены) π/2 2

Табл. 3.5. Значения коэффициента нарушение диффузности звукового поля k в зависимости от αср. αср k 10lgk, дБ 0,2 1,25 1 0,4 1,6 2 0,5 2 3 0,6 2,5 4

Табл. 3.6. Значение затухания звука βа в атмосфере в зависимости от октавной полосы (f – среднегеометрическая частота). f, Гц βа, дБ/км f, Гц βа, дБ/км 63 0 1000 6 125 0,7 2000 12 250 1,5 4000 24 500 3 8000 48

Для РТ, расположенных в зоне до 0,5 , используется формула

(9)

РТ, расположенные в зоне более чем 2 , находятся в зоне отраженного звука и расчет проводится по формуле (10)

(10)

Вариант 2. РТ и несколько ИШ находятся в одном помещении. В этом случае исходной формулой для соразмерных помещений является следующая

(11)

– октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ, m – число источников шума, ближайших к РТ (находящихся на расстоянии менее 5r_min, где r_min – расстояние от РТ до акустического центра ближайшего источника. Для одинаковых источников шума используется формула (3).