废旧汽车轮胎复合吸声屏障的振动与吸声特性.pdf

噪 声 治 理 废旧汽车轮胎复合吸声屏障的振动与吸声特性 夏 锴 周敬宣 张 英 罗 文 华中科技大学环境科学与工程学院, 武汉 430074 摘要 利用废旧汽车轮胎与水泥穿孔板两种主体材料研发出一种新型的复合吸声屏障, 并从实验和理论上证实了该 种声屏障在中、低频段吸声性能良好; 同时制作成本低廉, 便于维护, 适合于高速公路交通噪声降噪需要。 关键词 废旧汽车轮胎 复合吸声屏障 共振吸声 公路降噪 高速公路车辆行驶的噪声能量主要集中在 500 Hz附近 [ 1] 。目前国内采用的主要声屏障材质虽 品种较多, 但普遍对低频 500 Hz以下 噪声的降噪效 果欠佳。将废旧汽车轮胎作为吸声部件 ,来制作废旧 汽车轮胎与水泥混凝土加压穿孔板复合型吸声屏障 简称“废旧汽车轮胎复合吸声屏障” , 其在一定条件 下具有良好的吸声性能, 尤其对中、低频噪声有较好 的吸收效果,适合于高速公路降噪 。因此 ,将理论与 实验相结合,从振动结构入手来探讨废旧汽车轮胎复 合吸声屏障共振吸声的效果和吸声特性 ,具有实用价 值和学术意义。 1 废旧汽车轮胎复合吸声屏障的构造 图2 废旧汽车轮胎复合吸声屏障构造A 向剖面图 该声屏障是以水泥混凝土加压面板和废旧汽车 轮胎两种材料为主体构件 。将废汽车轮胎沿胎面切 割,平分两半,将胎盘固定在声屏障箱体内,空隙处填 以玻璃纤维棉。面向公路交通声源的面板采用水泥 穿孔板制成 ,背板用水泥混凝土加压板来隔声 ,结构 稳固 ,外表美观 见图 1、图 2 。 图 1 废旧汽车轮胎复合吸声屏障构造俯视图 2 废旧汽车轮胎复合吸声屏障的振动特性与声学性 能研究 2. 1 材料降噪机理分析 穿孔面板对装入的吸声材料起到了良好的防护 功能 ,表面的小孔使声能渗入到屏体内。声波穿过小 孔时, 一部分声能因与孔壁的摩擦而得以衰减; 通过 小孔进入空腔的声波 ,激发轮胎及其内的空气产生振 动。声波在轮胎橡胶阻尼和空气摩擦的作用下,得以 衰减 ,从而实现了吸声的目的 。当入射声波的频率与 结构的固有频率一致时将产生共振, 此时振动的速 度,幅值最大,消耗的声能量最多,吸声效果最好。尤 其在中低频噪声衰减比较明显 。 2. 2 屏障振动特性研究 采用锤击法测定废旧轮胎声屏障的固有频率。 该方法操作简单 ,由计算机自动进行频谱分析, 功能 多,运算快 ,可在电脑上实时显示激振 力锤敲击 和 响应的频响曲线 ,直观地进行各种频谱分析 [ 2] 。实验 原理如图 3。 图 3 复合吸声屏障共振频谱分析实验原理图 屏体是由金属框架、汽车轮胎、水泥背板 、 水泥穿 孔板及玻璃纤维棉构成。与单个金属构件不同,其固 有频率不能由一个测点的数据决定 。因此在屏障表 面选择4 个传感器测点 ,每个测点用力锤分别敲击屏 障表面 5 处不同的地方, 通过大量的实验数据分析, 最终得出中 、 低频段的固有频率。 图4、图 5和图 6是 20 组实验数据中的 1组 。其 中,图 5 中出现峰值的频率, 在图 6 中的相干函数值 47 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 图 4 力锤信号频谱图 图 5 传感器响应频谱图 图 6 输入、输出相干函数图 接近于 1,因此数据准确度较高 。对 20 组实验数据 进行统计分析后 ,发现所测得的中、低频率主要集中 在63、 125、 160、 297 和 510 Hz 。因此,可说明这些频率 就是复合声屏障在中 、 低频段的固有频率。不过需要 注意 ,实验所测的频率是整个复合吸声屏障的固有频 率。但理论上声屏障各个构件的固有频率也会出现, 分析时并未把这些数据专门地考虑进来 。 2. 3 屏障吸声系数测试 利用混响室法对比测试废旧汽车轮胎复合吸声 屏障及玻璃纤维棉复合吸声屏障的吸声系数 。其中, 后者是通过在水泥加压面板内全部填充玻璃纤维棉 制作而成 。测试结果见图 7。 从图 7 可以看出 ,与玻璃纤维棉复合吸声屏障相 比,废旧汽车轮胎复合吸声屏障在中、低频上的吸声 系数有较大提高 , 尤其是在 500 Hz 附近。这与上面 所做的振动实验的结果相吻合。这正好满足交通降 噪的需要 公路交通噪声其声波频率范围在31. 5～ 8 000 Hz,能量主要集中在 500 Hz 附近 [ 1] 。 图 7 两种声屏障吸声系数对比曲线 3 经济效益分析 现在每年都有大量汽车轮胎报废,且废旧轮胎属 于工业有害固体废弃物, 其无害化、资源化处理具有 非常重要的意义 。 目前国内道路声屏障某些已开发的声屏障质量 虽好 ,但造价昂贵 ,常使建设部门望而却步 。选择价 格便宜、 吸声性能好的材料已成为声屏障设计中的一 个关键环节 。 废旧汽车轮胎耐磨耐用、质量较轻、价格便宜 ,不 易被盗,可节省维修及复建的费用 。根据计算, 建设 一段长1 000 m ,高3 m的声屏障 ,可以消耗2500 条废 旧轮胎,且制作成本低廉 。因此将废旧轮胎作为吸声 部件来制作复合吸声屏障 , 既可取得良好的降噪效 果,还能降低声屏障造价 ,符合利废利旧 、 循环经济的 原则 ,值得推广 。 4 结论 1 废旧汽车轮胎复合吸声屏障通过各个部件的 搭配, 对中 、 低频范围拥有多个固有频率, 对中、低频 噪声有良好的吸声效果。 2 复合吸声屏障的整体吸声性能良好 ,平均吸 声系数可达 0. 61,满足交通降噪需要。 3 主要原料价格低廉 ,制作方便 ,使得声屏障价 格较为便宜 。 4 易维护, 不需要人工保养 。 参考文献 [ 1] 刘启龙. 交通声屏障设计纲要. 噪声与振动控制, 1995, 3 . [ 2] 龙国平等. 用锤击法实测大型工程结构的固有频率, 广西大学 学报 自然科学 , 1999, 6 148 -150. 作者通讯处 周敬宣 430074 武汉洛瑜路 1037 号 华中科技大学 环境科学与工程学院 2006- 07-21 收稿 48 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 other sludges, such as urban and papermaking sludges etc. Keywords printing the faults and noise sources of the unit were determined based on the frequency spectrum and noise distribution and the project for eliminating faults and reducing noise was established according to vibration -acoustics analysis. And then a sound insulation cover was built by optimizing some parameters of the compound sound -absorbing structure. This can provide the reference for faults diagnosis and noise control of the large -scale units. Keywords chiller, vibration-acoustics analysis, noise control and sound-absorption structure THETECHNOLOGYOFLANDFILLLEACHATETREATMENTUSINGAGED -REFUSE BIOREACTORBian Bingxin Zhao Youcai Zhou Zheng et al 52 Abstract This paper isgoing to study the constituentsof aged -refuse less than 15 mm after being sieved and design aged -refuse bioreactors to treat landfill leachate with fillers of those constituents. It is shown that aged -refuse has larger adsorption specific surface area, biggish ion exchange capacity, higher contents of organic matter and considerable microorganism species groups both onvariety and quantity which are usedfor biodegradation. Thus it is a kindof excellent biomedium inwaste water treating. It is indicated in engineering applications that the total removal rate of CODCrand NH 4-N can be seperately high than 90 and 95 and the effluent can come up to the state landfill leachate discharging standard within the second grade or the third grade stably after being treated by three aged -refuse bioreactors in -line. Keywords aged-refuse, bioreactor and leachate STUDY ONAPPLICATION OF GEOCOMPOSITE IN LANDFILL XiaoHenglin Xiao Bin Zhang Suhang 56 Abstract The application of geocomposite drainage layers in landfill is introduced briefly. It was studied the permeability, shear strength, long -term reduction factors and other key inds of the material in deteail. The design was given. At last, the test, construction, and material -selecting were discussed and recommendations were given. Keywords geocomposite, drainage, landfill and shear strength 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007