1
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Hang: akusztikus energia, az egymáshoz csapódó molekulák ütközéseinek sorozata. Kis amplitúdójú fizikai rezgés (A levegőben nyomásingadozás) Hang létrejöttéhez szükséges: - Hangforrás - Közvetítő közeg - Érzékelő (hallgató) A hang jellemzői: Frekvencia (f) [Hz]: a nyomásnövekedések / csökkenések száma másodpercenként Hullámhossz (λ) [m]: amekkora távolságonként a hullám megismétlődik f = c / λ A hang terjedési sebessége: c = f x λ Korbuly Sándor 2
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Terjedési sebesség különböző anyagokban c [m/s] levegő 331 (0C ) alumínium 6.300 acél 5.800 üveg 5.300 polisztirol 2.400 víz 1.500 ISO szerinti frekvenciasávok a légtechnikában Megjegyzés A hang terjedési sebessége a levegőben a hőmérséklettől függ: 1 K emelkedés esetén 0,6 m/s-mal nő (és viszont) Korbuly Sándor 3
Az ipari akusztika alapjai Szubjektív akusztika Korrigált hangnyomásszint (L p ) [db(a); db(b); db(c)] Frekvenciaszűrők az emberi hallás szerint korrigálnak: A szűrő < 55 db B szűrő 55 85 db C szűrő > 85 db A zaj emberre gyakorolt hatásának jellemzésére szabványosan az A-hangnyomásszintet alkalmazzuk. Korbuly Sándor 4
Az ipari akusztika alapjai Szubjektív akusztika Zajszint (NC) meghatározása frekvencia megoszlás alapján 5
Az ipari akusztika alapjai Hallásszint Phon görbék (azonos hangnyomásszint érzet) Kísérletek alapján állapították meg nincs közvetlen összefüggés a db(a), NC és phon görbékkel Az emberi fül hangosságérzése frekvenciafüggő A phon/nc/db(a) görbék a fül átviteli karakterisztika függvényei. Szubjektív akusztika Korbuly Sándor 6
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Hangosság A hangosság a hangnyomás-, illetve a hangosságszinttel szemben lineáris kapcsolatot biztosít az egyes összetevő k között és a hangosságérzetet jellemző mennyiség. Jele N [son]. A hangosságszint rendszerhez kötött azonosítási pontja (egységnyi hangosság): 1 son = 40 phon Hangosságszint [phon] L N =40 + 10log2N A hangosság a valóság érzetnek felel meg, lineáris mérték. (1 son + 1 son = 2 son) Korbuly Sándor 7
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Hangteljesítmény : A zajforrás okozta energia kisugárzás a levegőben [W] Hangnyomás A hanghullámok okozta nyomásváltozás (a légköri nyomáshoz viszonyítva) [Pa] Hallásküszöb: Fájdalomhatár: ~ 2x10-5 Pa ~ 20 Pa A hangtér jellemzői nagy értéktartományt fognak át. A hangnyomás gyakorlatban előforduló értékei Pa-ban 10 6 nagyságrend különbségűek. A hangteljesítmény [W], a hangnyomással való négyzetes összefüggés miatt 12 nagyságrendet fog át. A gyakorlatban ezért ezeket a mennyiségeket nem természetes egységben adjuk meg, hanem szintekkel számolunk, decibelben, db. Az érzékelés, az emberi hallásunk logaritmikus érzékenységű, az ún. szubjektív hangosság érzet a mennyiségek logaritmusával arányos. A szintek számolásakor használt mennyiségek mindig effektív értékek. Korbuly Sándor 8
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Hangteljesítményszint (L w ) : viszonyszám [db] L w = 10log W/W 0 W: aktuális hangteljesítmény [W] W 0 : referencia hangteljesítmény 10-12 [W] Hangnyomásszint (L p ): viszonyszám [db] : L p = 10 log(p/p 0 ) 2 = 20 log(p/p 0 ) p: aktuális nyomás [Pa] p 0 : referencia nyomás 2x10-5 Pa] Hallásküszöb: Fájdalomhatár: ~ 2x10-5 Pa ( 0 db) ~ 20 Pa (120 db) Korbuly Sándor 9
Az ipari akusztika alapjai Gyakorlati hangnyomásszintek fájdalomküszöb Korbuly Sándor 10
Az ipari akusztika alapjai Összefüggés a hangnyomásszint és a hangteljesítményszint között: A: az a felület ahol a hangteljesítmény áthalad (m 2 ) A 0 : 1 m 2 Intenzitás (I): időegység alatt a felületen áthaladó energia Intenzitásszint: I 0 = 10-12 W/m 2 11 Korbuly Sándor
Az ipari akusztika alapjai Hangterjedés szabad térben Pontsugárzók Minden irányban azonos teljesítményt ad le, ha nincs akadályoztatás: koncentrikus gömbfelületű hullámfrontok r : a hangforrástól való távolság [m] r 0 = 1 A = r 2 4π A 0 = 1 m 2 10 lg4π = 11 gömbfelület r Lp Lw 20lg 11 r 0 Korbuly Sándor db 12
Az ipari akusztika alapjai Irányítási tényezővel módosított intenzitás: 4 / : térszögviszony irányítási tényező (D) A valós hangnyomásszint : irányítási tag ahol r a vizsgált pont távolsága a zajforrástól D: irányítási tényező L w : a zajforrás hangteljesítményszintje D=1-nél az irányítási tag 0dB D=2-nél 3 db D=4-nél 6 db D=8-nál 9 db 13
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai mérések Zengőszoba Süketszoba Korbuly Sándor 14
15 Az ipari akusztika alapjai Hangnyomásszint változása a távolság függvényében Ha a hangnyomásszint r 1 távolságban L p (r 1 ), akkor r 2 távolságban az L p (r 2 ) hangnyomásszint: Hangnyomás Hangteljesítmény Azonos hangteljesítmény a távolság duplázásával 6 dblel csökkenő hangnyomást jelent
Az ipari akusztika alapjai Természetes csillapítás A levegő csillapító hatása - ΔL a hangforrástól való távolság és a frekvencia függvényében Korbuly Sándor 16
Az ipari akusztika alapjai Akusztikai alapismeretek Korbuly Sándor 17
18 Légzaj Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában ventilátorzaj (légcsatornába + ventilátorházon keresztül a környezetbe) - aerodinamika = f( nyomás, légmennyiség) => forgási, örvényzaj - üzemi zaj => motor + meghajtás légcsatorna zaj: a légsebességből fakadó áramlási zaj (idomok) fojtócsappantyú okozta zaj befúvó- és elszívó elemek okozta zaj Testzaj Rezgő berendezés okozta zaj (kompresszor, szivattyú, ventilátor) Korbuly Sándor
1. Primer zajforrások: ott keletkeznek, ahol a rendszerbe külső energia bevitel történik (ventilátor, kompresszor, gázégő) Terjedésük a légcsatorna hálózatban: - léghangként - testhangként A léghang a zajforrásból kilépve az áramló levegőben terjed tovább. Terjedési sebessége a közeg sűrűségétől függ (c lev < c légcsat.), (a levegő áramlási irányától nem). Léghang csillapítás: - légcsat. természetes csillapítása - hangtompító (anyagok, szerkezetek) beépítésével Természetes csillapítás: Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában - a légcsatorna falán keresztül távozó energia - a hangenergia hővé alakul (súrlódás) Hosszirányú csillapító hatás: a légcsatorna rezgésbe jön a léghang hatására hosszanti csillapítás (vékony lemeznél lesugárzás miatt kicsi, épített csatornáknál magas). A csillapítás kör keresztmetszetű csatornáknál < négyszög keresztmetszetűnél 19
Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában Léghang csillapítás Légcsatorna szigeteletlen ~0 - belső szigetelés kialakítástól függő Elágazások ΔL 0 = -10 lg A 0 /A 1 Befúvó / elszívó elemek (zajszigeteléssel ellátva) Korbuly Sándor 20
Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában Hangtompítók rezgéstompítók Hang elnyelési kritérium Elnyelési mechanizmus (kinetikus energia hőenergia) -Porózus elnyelés (nyílt pórusú anyagok) Levegő áramlási irány Kulisszás hangtompító Anyaga: fém burkolat Kulisszák: kasírozott szálas anyag (üveg- v. ásványgyapot) Korbuly Sándor 21
Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában Hangtompítók - rezgéstompítók Kiválasztás diagramból 1.) Csillapítandó db és frekvencia érték alapján kiválaszt a táblázatból egy méretet (ld. előbb) Kivitel: - négyszög - kör keresztmetszetű - egyenes - sarok - tisztítható 2.) A diagramban ellenőrzi a nyomásesést 3.) Ventilátornyomást korrigál 4.) Szükség esetén új méretet választ - iteráció 22
23 Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában Hangtompítás kültéri egységeknél Védőfal (visszaverés) Hangelnyelő felület (elnyelés)
Az ipari akusztika Hangcsillapítás Hangtompítók - rezgéstompítók Hang elnyelési kritérium Rezonáns elnyelés Helmholtz rezonátor rezonancia frekvenciához kötődik ahol c: hangsebesség s: a nyílás felülete l: a nyak hossza V: a kamra térfogata Korbuly Sándor 24
25 Az ipari akusztika Hangtompítók rezgéstompítók Helmholz rezonátor Gabion szerkezet
Az ipari akusztika Zajforrások a klíma- és légtechnikában Testhang kialakulása: Csökkentése: rezgő tömeg (kompresszor, ventilátor, szivattyú) A fém(lemez) légcsatornák, csővezetékek a rezgéseket továbbítják. rezgéscsillapítók a primer forrás és légcsatorna/csővezeték közé. Testhang érkezhet a függesztések révén is testhang szigetelés! 2. Szekunder zajforrások: ott keletkeznek, ahol a levegő áramlása nyomásingadozást okoz. (a kinetikus energia alakul át hangenergiává) A légcsatorna hálózat minden elemén, ahol levegő halad át, zaj keletkezik sebességingadozás, örvényképződés, magas légsebesség miatt. Tervezéskor kerülni kell a leválásokat, örvényképződést okozó idomok, nyomvonal kialakítását. 26
Rezgés: alacsony frekvencia Az ipari akusztika Rezgéscsillapítási lehetőségek Rezgéscsökkentés: - rezgés szigetelés: két test közé helyezett szigetelő réteg - rezgés csillapítás: a rezgő rendszer tömegét fékezzük (a rezgési energia felemésztése valamilyen módszerrel) Csillapítás: - deformációval (belső súrlódás) - csúszási súrlódással
Testzaj csillapítás: rezgéstompítók Az ipari akusztika Légtechnikai berendezések részegységei Rezgéstompítók Korbuly Sándor 28
Az ipari akusztika Rezgéscsillapítási lehetőségek Csővezetékbe szerelt rezgéstompító Hűtőkörbe építhető rezgéstompító (Anaconda) Légcsatorna hálózatba építhető vitorlavászon rezgéstompító
Köszönöm megtisztelő figyelmüket és további sok sikert! Korbuly Sándor 30
Az ipari akusztika Doppler effektus Az észlelt hang magassága változik, ha a hangforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog. Az észlelt hangmagasságváltozás annál nagyobb, minél nagyobb a relatív mozgás sebessége, minél gyorsabban változik a hangforrás és az észlelő közötti távolság. v sebességgel mozgó hangforrás esetén az észlelt frekvencia: v sebességgel mozgó megfigyelő esetén az észlelt frekvencia: Korbuly Sándor 31