Домашнее задание 2 (вариант 20) / 20.doc

Московский институт электронной техники.

Домашняя работа

по курсу

"Производственная и экологическая безопасность"

Вариант 20

 

 Задание 2

1. Акустическая обработка помещений.

Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно снизить энергию отраженных волн. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь поглощения А помещения, путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных звукопоглощателей. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения.

Свойствами поглощения звука обладают все строительные материалы. Однако звукопоглощающими материалами и конструкциями принято называть лишь те, у которых коэффициент звукопоглощения а на средних частотах больше 0,2. У таких материалов, как кирпич, бетон, величина а мала (0,01—0,05).

Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой (незамкнутые поры), чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.

Наиболее часто в качестве звукопоглощающей облицовки применяют конструкции в виде слоя однородного пористого материала определенной толщины, укрепленного непосредственно на поверхности ограждения, либо с отнесением от него на некоторое расстояние.

В настоящее время применяют такие звукопоглощающие материалы, как ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, древесноволокнистые, минераловатные плиты на различных связках с окрашенной и профилированной поверхностью, пенополиуретановый поропласт (поролон), пористый поливинилхлорид, различные пористые жесткие плиты на цементном вяжущем и другие материалы.

Звукопоглощающие свойства данного пористого материала зависят от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и отражающей стенкой, на которой он установлен.

Практически толщина облицовок составляет 20—200 мм, при этом максимальное поглощение обеспечивается на средних и высоких частотах (а = 0,6-0,9). Для увеличения поглощения на низких частотах и для экономии материала между слоем и ограждением делают воздушный промежуток.

Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки зависит от частотных характеристик шума в помещении и звукопоглощающих свойств конструкции, при этом максимуму в спектре шума должен соответствовать максимум коэффициента звукопоглощения на этих же частотах.

Величину снижения шума в помещении путем применения звукопоглощающей облицовки определяют в децибелах по формуле,

ΔLобл=10lg(A2/A1)

где A1 — эквивалентная площадь поглощения помещения до установки облицовки, величина которой может быть рассчитана по результатам измерений времени реверберации или приближенно определена как А1 = а_необлSпов, принимая коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения Sпов равным а_необл= 0.1; А2 — эквивалентная площадь поглощения после установки облицовки. Величина эквивалентной площади поглощения

A2=A1+ΔA

где ΔA — добавочное поглощение, вносимое облицовкой. Тогда величина снижения шума (дБ) составит

ΔLобл=10lg(1+ΔA/A1) (1)

На рабочих местах производственных помещений, куда вместе с отраженным звуком приходит и прямой звук от различных источников, величина снижения шума за счет акустической обработки помещения оказывается существенно меньше рассчитанной по формуле (1).

На эффективность звукопоглощающих облицовок влияет не только величина ДЛ, но и высота расположения их над источниками шума, а также конфигурация помещения. Облицовки более эффективны при относительно небольшой высоте помещения (до 4 - 6 м). Это объясняется тем, что в низких помещениях большой площади потолок и пол являются основными отражающими поверхностями, а применение облицовок, как отмечалось выше, основано на уменьшении отраженного звука. В таких помещениях закрыть пол поглощающим материалом обычно не представляется возможным, поэтому облицовываются только потолки; стены здесь почти не играют роли в отражении звука и поэтому их не облицовывают.

Наоборот, в высоких и вытянутых помещениях, где высота больше ширины, облицовка стен дает больший эффект.

В помещениях кубической формы облицовываются как стены, так и потолок.

Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум по суммарному уровню на 6 — 8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2 — 3 дБ вблизи источника шума. Несмотря на такое относительно небольшое снижение, применение облицовок целесообразно по следующим причинам: во-первых, спектр шума в помещении меняется за счет большой эффективности (8 — 10 дБ) облицовок на высоких частотах. Он делается более глухим и менее раздражающим; во-вторых, становится более заметным шум своего оборудования, например, станка, а следовательно, появляется возможность слухового контроля его работы, становится легче разговаривать, улучшается разборчивость речи.

Если стены помещения, перекрытие выполнены светопрозрачными или площадь свободных поверхностей недостаточна для установки плоской звукопоглощающей облицовки, для уменьшения шума применяют штучные (объемные) поглотители различных конструкций, представляющие собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом, и подвешиваемые к потолку равномерно по помещению на определенной высоте.

Снижение шума за счет установки штучных поглотителей определяют по формуле (1), принимая величину

ΔA=nAшт

где Ашт — эквивалентная площадь поглощения штучного поглотителя, n — число поглотителей.

Необходимо отметить, что современная тенденция применения в промышленных зданиях больших остекленных поверхностей, перегородок из стеклоблоков, различных декоративных пластмассовых покрытий и т. п. мероприятий, улучшая эстетический облик предприятия, приводит к ухудшению шумовых условий поскольку звукопоглощающие свойства таких конструкций очень малы. Поэтому проведение акустической обработки подобных помещений часто является необходимым мероприятием.

2. Расчет выпусков сточных вод.

Определение допустимого состава сточных вод проводят в зависимости от преобладающего вида примесей и с учетом характеристик водоема, в который сбрасывают сточные воды.

Допустимую концентрацию взвешенных веществ в очищенных сточных водах определяют по формуле

C_{o взв}<=C_{в взв} + К*ПДК_взв,

где C_{в взв} — концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод; ПДК_взв - предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в водоеме; К - кратность разбавления сточных вод в воде водоема, характеризующая долю расхода воды водоема, участвующей в процессе перемещения и разбавления сточных вод.

Концентрацию каждого из растворенных вредных веществ в очищенных сточных водах определяют по формуле

С_{о i} <= n(C_{m i} — C_{в i} )+С_{в i} ,

где С_{в i} — концентрация i-го вещества в воде водоема до сброса сточных вод; C_{m i} - максимально допустимая концентрация того же вещества с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе ЛПВ(лимитирующего показателя вредности), вычисленная по формуле

C_{m i}=ПДКi(1-)

Разбавление сточных вод — это процесс уменьшения концентраций примесей в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются.

Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления:

n=(Co — Cв )/(С - Св),

где Co - концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах; Св и С - концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска соответственно.

Для водоемов с направленным течением кратность разбавления удобно определять по формуле n=(mQв+Qv)/ Qv , где Qv — объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем с объемным расходом воды Qв ; m — коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме участвует в смешении.

3. Защита окружающей среды от вибраций методом виброизоляции.

Виброизоляция — уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний. Виброизоляция осуществляется посредством введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины - источника колебаний - к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека, либо на защищаемый агрегат.

Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи, который имеет физический смысл отношения силы, действующей на основание при наличии упругой связи, к силе, действующей при жесткой связи, и определяется по формуле

КП=Fупр/Fжест

Чем это отношение меньше, тем выше виброизоляция. Хорошая виброизоляция достигается при КП=1/8 - 1/15. Коэффициент передачи может быть рассчитан по формуле

КП =1/( (f/fo)² -1 ) (2)

где f - частота возбуждающей силы; fo — собственная частота системы на виброизоляторах.

Из формулы (2) видно, что чем ниже собственная частота по сравнению с возбуждающей, тем выше эффективность виброизоляции. При этом при f<<fо возмущающая сила действует как статическая и целиком передается основанию. При f=fo наступает резонанс, сопровождающийся резким возрастанием уровня вибраций. При f>=(2fo)^1/2 режим резонанса не реализуется, величина КП проходит через значение 1 и при дальнейшем уменьшении fo величина коэффициента передачи становится меньше 1, система оказывает возмущающей силе все большее инерционное сопротивление. Вследствие этого передача вибраций через виброизоляцию уменьшается. Например, для ослабления общих вибраций в зоне обслуживания мощных дизель-моторов в 100 раз (КП=0,01) собственная частота компрессора, установленного на виброизоляции, должна быть в 10 раз меньше частоты, действующей в компрессоре возмущающей силы. Если число оборотов дизеля n=300 об/мин, то частота (Гц) его собственных колебаний должна быть

fo = f/10 = n/(60*10) = 0,5.

Обычно эффективность виброизоляции оценивают в децибелах:

ΔL=20lg(1/КП)

Выражение для собственной частоты в герцах можно представить в виде

fо = 1/2 * 3.14*(q/m)^1/2= 1/2 * 3.14 *(qg/P)^1/2 = 1/2 * 3.14 *(g/Xст)^1/2 , где g — ускорение свободного падения; q — жесткость виброизоляторов (сила, требующаяся для их деформации на единицу длины); Р — масса агрегата, покоящегося на виброизоляторах; Xст — статическая осадка системы на виброизоляторах под давлением собственной массы. Чем больше статическая осадка, тем ниже собственная частота и тем эффективнее виброизоляция. Однако это обстоятельство противоречит экономическим и в ряде случаев техническим требованиям, так как приводит к сложным и дорогим конструкциям виброизоляторов с большими габаритами, а система на таких виброизоляторах нередко приобретает слишком большую подвижность по остальным степеням свободы. Поэтому в этом случае, как и в ряде других, необходимо искать разумный компромисс между требованиями гигиеническими, техническими и экономическими. Таким образом, чем выше частота вибрации, тем легче осуществить виброизоляцию. Отсюда же следует, что существует оптимальное соотношение между вынужденной и собственной частотой системы. Оно составляет а = f/fo = 3-4, что соответствует КП = 1/8 - 1/15.

Кроме виброизоляторов, примером виброзащиты является установка гибких вставок в коммуникациях воздуховодов и в местах их прохождения через строительные конструкции, установка упругих прокладок в узлах крепления воздуховодов, разделение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций здания, устройство так называемых «плавающих полов» (настил пола отделяется от перекрытия упругими прокладками). Во всех случаях введение дополнительной упругой связи снижает передачу вибраций от источника смежным элементам конструкции (или грунту). Этот же принцип виброзащиты используется при конструировании ручного механизированного инструмента.

Промышленностью выпускается ряд типов ручного механизированного инструмента с виброзащитными рукоятками. Так, выпускаются перфораторы с качающейся виброгасящей рукояткой. Принцип ее действия состоит в том, что она соединена с корпусом инструмента через упругую связь — систему шарнирно сопряженных элементов. Контакт указанной системы с корпусом перфоратора осуществляется посредством эластичных резиновых колец. Такое конструктивное решение виброизоляции (многозвенная связь) обеспечило снижение уровня вибраций на рукоятке до требований действующих санитарных норм.

Известны и другие типы виброзащиты ручного механизированного инструмента с использованием виброизоляции.

Человека и технику можно защитить от воздействия вибраций по той же схеме, поместив их на виброизолирующее устройство, которое ослабляет передачу вибрации от основания к защищаемым объектам. При определении эффективности такой виброзащиты пригодны приведенные выше формулы. Для ослабления передачи вибраций по элементам конструкции практикуется установка виброзадерживающих масс с импедансом, значительно превышающим импеданс основной конструкции.