物理性污染控制习题答案第二章
物理性污染控制习题答案 第二章噪声污染及其控制
1. 什么是噪声?噪声对人的健康有什么危害?
答:噪声是声的一种, 是妨碍人们正常活动的声音;具有声波的一切特性;主要来源于固体、液体、气体的振动;产生噪声的物体或机械设备称为噪声源。 噪声对人的健康危害有:引起耳聋、诱发疾病、影响生活、影响工作。 2. 真空中能否传播声波?为什么?
答:声音不能在真空中传播,因为真空中不存在能够产生振动的弹性介质。
3. 可听声的频率范围为20~20000Hz , 试求出500 Hz、5000 Hz、10000 Hz的声波波长。 解:
λ=, c=340m/s,
λ==0.68m 1 λ==0.068m 2λ==0.0034m 310000
4. 声压增大为原来的两倍时,声压级提高多少分贝? 解:
p 2p
' L =20lg , L =20lg =20lg
p p p p
00
∆L =L ' -L =20lg 2=6(dB ) p p p
p
+20lg 2p 0
5. 一声源放在刚性面上,若该声源向空间均匀辐射半球面波,计算该声源的指向性指数
和指向性因数。 解:
2S I
Q ==半=全=2=2, DI=10lgQ =10lg 2=3.01
I 半2πr 全
6. 在一台机器半球辐射面上的5个测点,测得声压级如下表所示。计算第5测点的指向
1 / 10
0.1L n pi
L =10lg(∑10) =10lg (108.5+108.7+108.6+108.4+108.9) =86.6(dB ) p n 5
i =1
0.1L
p 0.1L -0.1L I p 2p p p 0.1(89-86.6) . Q ====10=10=1.74
2I 0.1L p p
p 0
DI =10lg Q =10lg1.74=2.4
7. 已知某声源均匀辐射球面波,在距声源4m 处测得有效声压为2Pa ,空气密度1.2kg /m 3。。使计算测点处的声强、质点振动速度有效值和声功率。
22p p D V I ==Dc , D =2, W =IS , W =S =p u S =p cu 2S
e e 0e ρc ρc S ∆t
00解:
p u u =, u =
e ρc e 0
p 2
2
I ===9.8⨯10-3(W /m 2)
c 1.2⨯3400
p p
u ====-=-=-4.9⨯10-3m /s
e c 1.2⨯3400W =IS =9.8⨯10-3⨯4π⨯42=1.97(W )
u
8. 在半自由声场空间中离点声源2 m 处测得声压的平均值为88 dB ,(1)求其声功率级和声功率;(2)求距声源5m 处的声压级。 解:
(1) 按球面波考虑
L p =L I =L W -20lg r -11
L W =L p +20lg r +11=88+20lg 2+11=105(dB ) W =W 0⨯100.1L W =10-12⨯100.1⨯105=10-1.5=0.032(W )
(2) L p =L W -20lg r -11=105-20lg5-11=80(dB )
9. 已知空气密度ρ=1.21kg /m 3、空气声速c =340m /s 。若两不相干波在声场某点的声压幅
0值分别为5Pa 和4Pa ,问在该点的总声压(有效声压)和平均声能密度是多少? 解:
2 / 10
p 2=p 2+p 2=52+42=41(Pa ) A 12
p ==4.5(Pa ) e p 22D ===1.46⨯10-4(W /m 3)
ρc 21.2⨯34020
10. 在半自由声场中,一点声源辐射球面波。气温20℃、相对湿度20%。在距声源10m 处,测得10000 Hz的声压级为100 dB,问100m 处该频率的声压级为多少分贝? 解:
r
L =L -20lg -αr -r =100-20lg -0.0062(100-10)p 2p 121r 10 1
=100-20lg10-0.0062⨯90=79.4(dB)
()
11. 某测点的背景噪声为65 dB,周围有三台机器,单独工作时,在测点处测得的声压分别为70 dB、76 dB、78 dB,试求这三台机器同时工作时,在测点的总声压级。 解:
L Pa 1=10lg(100.1Lp -100.1LpB ) =10lg(100.1⨯70-100.1⨯65) =68.35(dB ) L Pa 2=10lg(100.1Lp -100.1LpB ) =10lg(100.1⨯76-100.1⨯65) =75.64(dB ) L Pa 3=10lg(100.1Lp -100.1LpB ) =10lg(100.1⨯78-100.1⨯65) =77.78(dB ) L P =10lg(100.1⨯77. 78+100.1⨯75.64+100.1⨯68.35) =80.16(dB )
12. 某点附近有2台机器,当机器都未工作时,该点的声压级为50 dB,若同时工作时,该点的声压级为60 dB ,若其中1台工作时,则该点的声压级为55 dB ,试求另1台机器单独工作时,该点的声压级为多少? 解
L Pa 1=10lg(100.1Lp -100.1LpB ) =10lg(100.1⨯55-100.1⨯50) =53.35(dB ) L Pa 2=10lg(10
0.1Lp
-10
0.1LpB
) =10lg(10
0.1⨯60
-10
0.1⨯53.35
) =58.94(dB )
L p =10lg ∑10
i =1n
0.1L pi
=10lg(109.8+1010.1+1010.3+1010.2+109.9+109.2+108.0+106.0) =108.1(dB )
14.
某声压在指定测点处,测得治理前,后的声压级如表中所示。计算治理前后的总响度和解
3 / 10
倍频程F=0.3
治理前响度指数分别为 N 1=18(sone ),N 2=50(sone ),N 3=55(sone ),N 4=50(sone ),N 5=30(sone ) 治理后
N 1=10(sone ),N 2=23(sone ),N 3=29(sone ),N 4=23(sone ),N 5=22(sone ) 治理前总响度N 前=N max +F (∑N i -N max ) =55+0.3⨯(18+50+55+50+30-55)=99.4(sone) 治理后总响度N 后=N max +F (∑N i -N max ) =29+0.3⨯(10+23+29+23+22-29)=52.4(sone)
N -N
响度下降百分率为 η=前后⨯100%=⨯100%=47%
N 99.4前
解
(1) L p =10lg ∑10
i =1n
0.1L pi
=10lg(109+109.7+109.9+108.3+107.6+106.5+108.4+107.2) =101.6(dB )
查图2-12
(2) A 计权后各中心频率声压值dB(A)分别为:
90-26.2=63.8 97-16.1=80.9 99-8.6=90.4 83-3.2=79.8 76-0=76 65+1.2=66.2 84+1.0=85 72-1.1=70.9
L p =10lg ∑10
i =1n
0.1L pi
=10lg(106.38+108.09+109.04+107.98+107.6+106.62+108.5+107.09) =92.3 dB (A )
16. 在铁路旁某处测得:当货车经过时,在2.5min 内的平均声压级为72dB ;客车通过1.5min 内的平均声压级为68dB ;无车通过时环境噪声约为60 dB ;该处白天12h 内共有65列火车通过,其中货车45列、客车20列,计算该地点白天的等效连续声级。 解
货车72dB 对应时间为2.5*45/60=1.875h 客车68dB 对应时间为1.5*20/60=0.5h 其余时间为12-1.875-0.5=9.625h
4 / 10
0.1L ⎡n ⎤
Ai L =10lg ⎢∑10⨯t i ⎥=10lg ⎡1.875⨯100.1⨯72+0.5⨯100.1⨯68+9.625⨯100.1⨯60⎤
⎢⎥eq ⎣⎦⎢i =1⎥⎣⎦
=10lg ⎡1.875⨯107.2+0.5⨯106.8+9.625⨯106.0⎤=65.5(dB )
⎢⎥⎣12⎦
()
()
= 7.4+0.3⨯(1.96+3.8+5.5+7.4+6.6+3.4+1.99-7.4)=14.38(sone )
N t =N max +F (∑N i -N max )
L N =40+10lg2N =40+33.22lg N =40+33.22lg14.38=78.47(phon )
19. 甲在82 dB(A )的噪声下工作8h ;乙在81 dB(A )的噪声下工作2h ;在84 dB(A )的噪声下工作4h ,在86dB (A )的噪声下工作2h ,问谁受到的危害大? 解
乙接受的等效声级为
L =10lg ⎡2⨯108.1+4⨯108.4+2⨯108.6⎤=84.1dB (A )
⎢⎥eqA ⎣⎦
()
甲为82db(A),所以乙的危害大。
20. 某工人在91 dB(A )下工作1h ;在90dB (A )下工作3h ;在86 dB(A )下工作2h ,其余时间在78 dB(A )以下工作。计算等效连续A 声级。
解
L =10lg ⎡1⨯109.1+3⨯109+
2⨯108.6+2⨯107.8⎤=88.1dB (A )
⎢⎥eqA ⎣8⎦
()
L d =10lg ⎡3⨯105.0+6⨯105.4+2⨯105.1+5⨯104.9⎤=51.9dB (A )
⎢⎥⎣16⎦
()
5 / 10
L n =10lg ⎡2⨯104.9+2⨯104.6+4⨯104.4⎤=46.3dB (A )
⎢⎥⎣⎦
()
⎡⎛0.1L +10⎫⎤0.1L
n ⎪⎥d +8⨯10L =10lg ⎢ 16⨯10
⎢ ⎥⎪dn ⎪ ⎢⎭⎥⎣⎝⎦
=10lg⎡16⨯105.19+8⨯105.63⎤=53.9≈54dB (A )
⎢⎥⎣⎦
()
()
22. 穿孔板厚4mm ,孔径8mm ,穿孔按正方形排列,孔距20mm ,穿孔板后留有100mm
厚的空气层,试求穿孔率和共振频率。 解
22==0.126 (1). p =
4B
()
420
()
(2).
f =0===596(Hz )
23. 有一个房间大小为25m ×10m ×5m,500 Hz时地面吸声系数为0.02,墙面吸声系数为0.04,平顶吸声系数为0. 25,求平均吸声系数和总的吸声量。 解
n
∑S αi i 25⨯10⨯0.02+25⨯10⨯0.25+2⨯(25⨯5+10⨯5)⨯0.04(1). α====0.096 n 85025⨯10+25⨯5+10⨯5⨯2∑S
i i =1
(2). A =∑A i =∑αi S i =25⨯10⨯0.02+25⨯10⨯0.25+2⨯(25⨯5+10⨯5)⨯0.04=81.5(m 2)
i =1
i =1
n n
25. 某房间尺寸为6m ×7m ×3m, 墙壁、天花板和地板在1 kHz时的吸声系数分别为0.06、0.07和0.07。若安装一个在1 kHz 倍频带内,吸声系数为0.8的吸声贴面花板,求该频带在吸声处理前后的混响时间及处理后的吸声减速噪量。 解:
n
∑S αi i (6⨯3+7⨯3)⨯2⨯0.06+6⨯7⨯0.07+6⨯7⨯0.07前====0.065 n 1622⨯6⨯7+6⨯3+7⨯3∑S
i i =1n
∑S αi i (6⨯3+7⨯3)⨯2⨯0.06+6⨯7⨯0.07+6⨯7⨯0.8前====0.254 n 1622⨯6⨯7+6⨯3+7⨯3∑S
i i =1
6 / 10
T ====1.93(s )
60前2⨯6⨯7+6⨯3+7⨯3⨯0.065162⨯0.065S 前T ====0.493(s ) 60后2⨯6⨯7+6⨯3+7⨯3⨯0.254162⨯0.254S 后
∆L =10lg 后=10lg=5.9(dB ) p α
前
26. 计算下列单层均质构件的平均隔声量与临界吻合频率:(1)240mm 厚的砖;(2)6mm 厚的玻璃。 解:查表2-4
(1). 砖
m =ρh =1.8⨯103⨯240⨯10-3=432(kg /m 2) R =16lg m +8=16⨯lg 432+8=50.2(dB ) f =c (2). 玻璃
2=0.551⨯=71.9(Hz )
m =ρh =2.4⨯103⨯6⨯10-3=14.4(kg /m 2) R =13.5lg m +14=13.5⨯lg14.4+14=29.6(dB ) f =c 2=0.551⨯=1784(Hz )
6⨯10-3
27. 隔声间有一面积为25m 2的墙与噪声源相隔,该墙投射系数为10-5,在该墙上开一面积为2.5m 2的门,其投射系数为10-3,另还开一面积为4m 2的门,其投射系数为10-3,求该组合墙的平均隔声量。 解
S +S +S 25123
R =10lg =10lg =35.73(dB )
-42.674⨯10
28. 为隔离强噪声源,某车间用一道隔墙将车间分为两部分,墙上安装了一3mm 厚的普通玻璃窗,面积占墙体的1/4,设墙体的隔声量为45dB ,玻璃窗的隔声量为22dB ,求该组合墙的隔声量。 解
墙和窗的隔声量分别为45dB 和22dB ,则它们的透射系数分别为10-4.5和10-2.2
7 / 10
=τS +τS +τS
-5+10-3⨯2.5+425-2.5-4⨯10()()=2.674⨯10-4=
10-4.5⨯+10-2.2⨯=1.6⨯10-3
==
S +S 1 12
R =10lg =10lg =28(dB ) -31.6⨯10
τS +τS
29. 车间一端的操作室与声源的隔墙面积为20m 2,操作室内表面积为100m 2,平均吸声系数为0.02,隔墙上开一观察窗,此组合墙的隔声量为40dB ,求此墙离操作室一侧近处的噪声衰
减,如对操作室进行吸声处理后,平均系数增至0.4,再求噪声衰减。 解
==2.04(m2) R =
r 21-1-0.02
2
S ⎫⎛NR =R -10lg +⎪=40-10lg +=30(dB ) 4R ⎪42.04
r 2⎭⎝
吸声处理后房间常数为
S α
()
R =
==66.7(m2)
1-2
S ⎫⎛' NR =R -10lg +⎪=40-10lg +=42.6(dB ) '
4R r 2⎪466.7⎝⎭
'
r 2
S α
()
30. 选用同一种吸声材料衬贴的消声管道、管道截面积为2000m 2。当截面形状分别为圆形、正方形和1:5及2:3两种矩形时,试问哪种截面形状的声音衰减量大?哪一种最小?两者相差多少? 解
圆形:πr 2=2000, r =25.24cm , P =2πr =158.5cm , ==0.08
正方形:a 2=2000, a =44.72cm , P =4a , =178.9cm , ==0.089
1:5矩形:5b 2=2000, b =20cm , P =2⨯6a =240cm , ==0.12
2:3矩形:6b 2=2000, b =18.3cm , P =(2a +3a ) =183cm , ==0.092
S 2000
因此消声量以1:5矩形最大,以圆形最小,相差为 L ϕαL 矩=0==1.5倍 圆ϕαL
0S ()()
8 / 10
31. 试设计一单节扩张室消声器,要求在125Hz 时有最大消声量15dB ,设进气口管径为150mm ,管长为3m, 管内气流温度为厂温。 解
L =20lg m -6=15, m =11.2, =11.2R S
1
22πr r 2
==11.2, r 2=11.2r 2=11.2⨯=63000
212πr 2r 2
11
S
()
则r 2=251(mm ), D 2=251⨯2=502(mm ),
f
=(2n +1),125=(2n +1),500l =(2n +1)⨯340, l =0.68(2n +1) max N 取值可为0,L 为0.68m 。复合上下限频率如下:
上限截止频率:f 上=1.22
c 340
=1.22⨯=826.3Hz D 0.502
下限截止频率:
f 下==≈16.01Hz 32. 某常温气流管道直径为100mm ,试设计一单腔共振消声器,要求在中心频率63Hz 的倍频带上有12dB 的消声量。 解
(1). 流通面积S =d 2=⨯0.12=0.00785(m )2
414
L R =10lg (1+2K 2)=12, K ≈2.7
(2). V =KS ==0.036(m )3
f ⨯63r
⎛2πf
G = c ⎝
2⎫22π⨯0.036=0.049(m ) ⎪V =⎪340⎭
()
(3). 设计同轴圆筒形共振腔,其内径为100mm ,外径为400mm ,共振腔长为
l ===0.306(m ) 2222πd -d 3.14⨯0.4-0.121
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G =
nS
l +0.8d , n =G (l +0.8d )S
, 取L=2mm厚钢板,则开孔数为 0
0.049⨯2⨯10-3+0.8⨯0.5⨯10-2n =
(
)=15(孔)
(5⨯10-3
)
(4). 验算
f r ===63.2Hz f 上=1.22d =1.22⨯0.4
=1037Hz
即所需消声范围内不会出现高频失效问题,共振频率波长为
λr
===5.4m , λr /3=5.4/3=1.8m
r
所设计的共振腔消声器的最大几何尺寸小于共振波长的1/3,符合要求。
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