Безопасность жизнедеятельнос_под ред. Белова С.В_Учебник_2007 -618с (966432), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Под изолированным объемом понимается пространство, огражденное стенками (например, производственное помещение, кабина, пространство под кожухом машины и т. д.). Волны в изолированных объемах, многократно отражаясь, образуют поле, которое изменяется при изменении геометрических размеров, формы и других характеристик источника. Волновое поле в каждой точке изолированного объема можно представить в виде совокупности волн, непосредственно приходящих в эту точку от источника — прямая волна с интенсивностью 1 = си, и совокупности волн, попадающих в нее после отражений от границ изолированного объема — отраженная волна с интенсивностью 1в = сзуд (рис.
11.44). Поэтому суммарная интенсивность (1п = с!еп) в заданной точке изолированного объема на некотором расстоянии от поверхности равна сумме интенсивностей прямой и отраженной волн: (11.70) 1п = 1+ 1в = 1+ 41д. Рис. ! !.44. Диффузное поле отракенноа волны 405 Интенсивность прямой волны в общем случае определяется формулой (11.65). Выразим плотность потока энергии 1д через мощность источника. При работе источника в изолированный объем постоянно поступает энергия.
При мощности источника И'отраженный от границ полный поток энергии составит рИг а от единичной площадки — р И 7Х За единицу времени через единичную площадку границы вследствие поглощения исчезнет количество энергии, равное и1л. Так как в диффузном поле плотность энергии постоянная, то должно соблюдаться равенство р И'7о = а1д. Для простоты дальнейших рассуждений здесь предполагается, что коэффициент а значительно больше коэффициента т. Уравнение (11.70) принимает вид И'Ф -гм 4И' 1п =, е "+ — (1-а). 4яг' а.г (11.71) Из полученного выражения видно, что в изолированном объеме плотность потока энергии получает некоторое приращение, которое аналитически обусловлено наличием множителя (1 — сг)/а, который велик при коэффициенте а, близком к нулю. В изолированных объемах малых размеров затуханием звука с расстоянием можно пренебречь, полагая в формуле (11.71) 6 = О.
Защитные устройства бесконечной н конечной толщины Те = 2с. сг +1, (11.72) 406 Теоретическое защитное устройство бесконечной толщины можно рассматривать просто как среду, бесконечно простирающуюся в направлении распространения волны. Волна из одной среды проходит в другую (защитное устройство), предварительно попадая на границу раздела этих сред, при этом в общем случае существуют три волны: падающая, отраженная и преломленная (прошедшая). При прохождении границы раздела сред без поглощения должен соблюдаться закон сохранения энергии, который можно записать в виде 1 + Г = 1, и для рассматриваемых величин п (звукового давления и напряженности электрического поля) равенство амплитуд поля в среде (и среде1': и" + и = и„) (рис. 11.45).
Эти соотношения совместно с формулой (11. 55) позволяют найти амплитудный коэффициент отражении А,. и амплитудный коэффициент передачи Те при нормальном падении волны на границу (г, Я из среды й ца Среда 2 т= и /и+ Ср дат сг Я-и /и и лз Срда З Срд 7 и 6 7 =(а )2/Гу Рис. 11.45. Баланс энергии на границе раздела сред Рис.
1!.46. Схема защитного устройства конечной толщины — . (1+~32)е ' 4(~3 -1)е ' (1175) вх 2 (1+~32)е (~32 !)е Т = 4~32/[(! + ~32)е"'" — (~32 — 1)е ь" ]. (11.74) Здесь коэффициент отражения Я записан аналогично формуле (11.72) через входной импеданс защитного устройства — ~,„, ~22 = = й~/<2 ~32 = ~3/~„где ~о ~„сз — импедансы сред (в общем случае комплексные величины). Если по обе стороны от защитного устройства находится одна и та же среда, то импедансы сред ~2 и ~3 равны.
Тогда формулы (11.73) и (11.74) преобразуются к виду Я=(~„' +~32)/(432' +с„)42сМ./2; (11.75) Т =[сИ!с./2+0,5(гчз +~22)зИ/с./2] '. Эти амплитудные коэффициенты Я и Тири нормальном падении волн связаны с энергетическими коэффициентами р и т соотношениями р = Я2, т = Т, эффективность защиты е = 20 1й) (сИ/г./2 |-О 5(~,,' + ~,2 )зИ/с./2]! . (11.76) В некоторых случаях для расчета эффективности защиты удобно вместо выражения (11.76) использовать следующую запись: (11.
77) 407 е = е„+ е, + еа, При этом имеем Т; = 1 + Я„-, Я„= — Я„-, — 1 < Яр < 1, 0 < Т„< 2. В общем случае защитное устройство имеет конечную толщину. Для случая, когда гармоническая волна из среды 1(рис. 1! .46) падает на защитное устройство произвольной толщины /2, состоящее из среды 2, ограниченной с другой стороны средой 3, амплитудные коэффициенты отражения и передачи равны [2]. где е„= (2018е)8/з, е,= 20!а ~ 0,25(1+ 2„)'/2„~, е„= 2018[[1 — (1— — ео) е ' /(1+ 817) ) ~ — слагаемые эффективности за счет ослабления волн соответственно в материале защитного устройства, при прохождении границы раздела сред (7, 2) и при многократных отражениях внутри защитного устройства.
Так как с увеличением частоты коэффициент )с. возрастает, то еа -ь 0 и эффективность изоляции высокочастотных полей е = е„+ ег Прогнозирование шума. Условие безопасности при наличии звукового поля можно записать в виде неравенства Е (/) < Елоо(/), (11.78) где Щ') = 2018р,е(/)/р. и А.„(/') — соответственно уровни звукового давления и их нормативные значения. Неравенство (11.78) должно выполняться на всех среднегеометрических частотах и во всех точках рассматриваемого пространства с учетом времени звукового воздействия.
Из соотношения (11.56) следует (11.79) 1,,=Е,-А,. Референтные значения звукового давления, интенсивности и импедансаравны:р, = 2 10 'Па,1. = 10 "Вт/м,~. = 400Па с/м. Характеристический импеданс среды лдя звука равен произведению скорости звука в среде с на ее плотность р: г = рс. Для атмосферноговоздухаприр = 1,29кг/м'ис= 331м/с,~= 430кг/(м' с). Т а б л и ц а 11.23.
Плотность, скорость звука и характеристический импеданс для некоторых сред и материалов Водород Вода Бензин 408 Среда, материал Алюминий Медь Сталь Стекло Полистирол Железобетон Кирпич Пробка Резина (техническая) Плотность р, кг!и з 0,084 1000 750 2650 8930 6110 2500 1160 2400 1500 240 !200 Скорость звука с, м/с !3!О 1450 1!90 6220 4620 7800 4900...5900 2670 4500 2750 500 60 Имледаис е= рс, Па ем !ГО 1,45 1О' 0,89 10' 16,5 10' 41,3 10' 47,7 . 10' (12...15) 10' 3,1 . 10' И .
10' 4,1 . 10' 0,12 10' 0 72 . 1О' Значение импеданса зависит от температуры и давления. Однако при изменении давления и температуры в пределах обычной атмосферы уровень импеданса А, = 10 18г/л. незначителен и им пренебрегают, полагая, что В табл.! 1.23 приведены значения импеданса л для разных сред. Уровень интенсивности звука в свободном волновом поле можно определить, используя зависимости (11.67), (11.68). При определении уровня интенсивности в изолированном объеме в общем случае необходимо учитывать наличие диффузного волнового поля, которое зависит от значений коэффициента звукопоглощения а.
Значения коэффициента а вычисляют по правилу: для частот /'= 63...1000 Гц и принимают а = ам где а4 определяют по табл. 11.24; для частот /'= 2000...8000 Гц коэффициент а вычисляют по формуле а = 1 — (! — а,)ехр( — 287), где Ь в нужной размерности (см, формулу (11.66)) находят с помощью табл. 11.22, а постоянл ная затухания звуковой энергии в объеме 1'равна ! = 4е'/~5,, при этом ) 5, =Ю вЂ” площади ограждающих изолированных объемов 1и поверхностей.
Некоторые ориентировочные значения коэффициента звукопоглощения даны в табл. 11.24. Если стенки изолированного объема изготовлены из и разных материалов, то среднее значение коэффициента звуноноглои4ения а =В'„/И'= Зная среднее значение коэффициента звукопоглощения, можно определить постоянную изолированного объема, имеющую размерность площади: ) а,5, (11.81) 409 Пренебрегая затуханием звука с расстоянием, запишем выражение (11.70) в виде 1п = 1+ 1в = 1н(Ф+ Ф') = (Ф+ Ф') . Яг) Здесь для точек г на некотором удалении от ограждающих поверхностей коэффициент влияния диффузного поля Ф' = 1в/1и = 41д/1н = 45(г)/В, (11.83) где 5(г) = 4яг'. Влияние диффузного поля тем сильнее, чем больше расстояние г от источника звука и чем меньше коэффициент звуко- поглощения а.
Точки пространства, в которых Ф = Ф', лежат на условной границе между зоной прямого звука и зоной отразкенного звука. Они расположены от источника на расстоянии г. = з/%/16я. Разделив левую и правую части выражения (11.82) на референтное значение 1., найдем уровень интенсивности в точке г: ~'и 1лн+ 10 18(Ф+ Ф) (11.84) где уровень интенсивности источника ненаправленного действия Х, 'н определен формулой (11.57). При больших значениях коэффициента поглощения а значение постоянной В -+ о и, как следует из формулы (11.83), во всех конечных точках изолированного объема коэффициент Ф' = О. Выражение (11.
84) не будет отличаться от формулы (11.68) расчета уровня интенсивности в свободном звуковом поле. Все пространство изолированного объема заполнено прямым звуком. На практике, если Ф/Ф' < 0,26 или Ф'/Ф < 0,26, то с точностью до 1 дБ в выражении (11.84) можно полагать, что 10 18(Ф + Ф') соответственно равно 10 18Ф' или 10 18Ф. Заметим, что радиус г проводят из точки, в которой расположен источник, а для реальных источников — из акустического центра, при этом если источник расположен на плоскости, то акустический центр совпадает с проекцией геометрического центра источника на эту плоскость.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
