4. viri zvoka in hrupa - university of...
TRANSCRIPT
1
4. VIRI ZVOKA IN HRUPA
Prof. Dr. Mirko Čudina
Ljubljana, 2015/2016
1
4.1. Mehanizmi nastajanja zvoka in hrupa (a)
- zaželene (govor in glasba)
- nezaželeni (hrup, šum, trušč)
a) Aerodinamičnib) Hidrodinamični
2
c) Strukturalni:
Delimo jih na:
- Mehanski- Vibracijski- Elektromagnetni
Viri zvoka-hrupa so lahko:
4.1. Elementarni viri zvoka in hrupa
Slika 4.1. Elementarni viri hrupa: a) monopol, b) dipol in c) kvadropol
a) b) c)
3
Vse vrste hrupa se lahko pojavijo kot elementarni viri hrupa:
- Monopol
- Dipol
- Kvadropol ali
- Kombinacija teh kot kompleksni vir
2
Jakost aerodinamičnega monopola (izsevana zvočna moč):
Aerodinamični monopol nastane, če se v tok fluida dovaja masa ali toplota pri nestacionarnih pogojih, ali če prihaja do intermitirajoče spremembe prostornine.
MauLkc
uLkWmonopola
324
2 [W] (4.1),
Tipični monopolni viri hrupa so:- pulzirajoči curek, ko zrak z veliko hitrostjo izteka skozi šobo,- v izpušnem sistemu pri motorjih z notranjim zgorevanjem- pri volumetričnih strojih (batnih in rotacijskih črpalkah in kompresorjih), - pri sirenah, ko stacionarni tok zraka moti gibanje lopatice itn.
k - konstanta, ki je odvisna od oblike šobe, - gostota plina v kg/m3, L -karakteristična dimenzija motilnega elementa v m, u in c - hitrosti toka in zvoka v plinu v m/s in Ma = u/c Machovo število.
Pri monopolu sta akustični tlak in hitrosti gibanja delcev vedno v fazi, zato je slika sevanja sferična (kroglasta).
4
Aerodinamični dipol nastane, če delujejo zunanje časovno spremenljive sile na fluid brez spremembe prostornine.
Takšni primeri so: - pri nihanju membrane zvočnika - pri interakciji toka plina s togo površino, - pri lopaticah turbostrojev (črpalk, kompresorjev, ventilatorjev, - pri propelerjih z ustreznim naklonskim kotom lopatic,- pri brnenju telegrafskih žic ali nihanju strune inštrumenta,- pri iztekanju toka plina skozi mreže in ventile,- pri vibrirajočih togih delih stroja,- pri rotaciji neuravnoteženih delov stroja, Itn.
Dipol je analogen s parom monopolov, ki oscilirata v fazi; en monopol izstiska plin, drugi ga vsesava in obratno.
Jakost aerodinamičnega dipola (izsevana zvočna moč):
3323
62 MauLk
c
uLkWdipola (4.2), 5
Aerodinamični kvadropol nastane le, če obstajata ustrezna para dipolov, ki sevata v protifazi za 180o (slika 4.1c).
Kvadropolni vir nastane:
- kot rezultat viskoznih napetosti znotraj turbulentnega toka plina, kadar ni motenj toka,
- pri prostem iztekanju plina, na primer iz varnostnega ventila,
- pri iztekanju komprimiranega zraka skozi šobe in iz cevi
- pri iztekanju iz šobe letalskega turbopotisnika itn.
Aerodinamični kvadropol pomeni prevladujoč vir hrupa pri zelo hitrih, podzvočnih, turbulentnih zračnih curkih z Ma > 0,8, npr. pri visoko turbulentni mešalni coni curka (slika 4.2a).
Jakost aerodinamičnega kvadropola (izsevana zvočna moč):
(4.3),5325
82 MauLk
c
uLkWdipola
6
3
4.1.1. Elementarni viri zvoka in hrupa
MauLkc
uLkWmonopola
324
2
3323
62 MauLk
c
uLkWdipola
5325
82 MauLk
c
uLkWkvadropola
7
Moč monopola
Moč dipola
Moč kvadropola
Primerjava med karakteristikami aerodinamičnega monopola, dipola in kvadropola
+
+
+ +
+
+ +
-
-
- -
-
- -
Vrsta vira
monopol
dipol
kvadropol
karakteristika sevanja
180° fazna razlikaoblika
usmerjenosti
sevana moč je proporcio-
nalna z
razlika v učinku sevanja
L2
=Ma2
=Ma2
L 2
L2
u 4c
u2
c 2
u 2
c 2
u 6
c 3
u 8
c 5
a)
b)
c)
Slika 4.2. Monopol, dipol in kvadropol
8
4.1.1. Mehanizmi nastajanja zvoka in hrupa
Ustrezno temu poznamo:
Aerodinamični hrup, ki nastane zaradi motenj v plinih,
Hidrodinamični hrup, ki nastane zaradi motenj v kapljevinah,
Vibracijski hrup, ki nastane zaradi vibracij v strukturi,
Mehanski hrup, ki nastane zaradi trenja na drsnih površinah in
Elektromagnetni hrup, ki nastane zaradi spremembe elektro-magnetne sile v električnih strojih.
Slednje tri pogosto imenujemo tudi strukturalni vir hrup.
Monopoli, dipoli in kvadropoli se spet razlikujejo glede na mesto oz. mehanizem nastajanja hrupa, ki je lahko v plinih (zraku), kapljevinah (vodi) in trdninah (togi strukturi).
9
4
Vire zvoka lahko nadalje delimo na:
- želene (govor, petje, glasba in signali) ter
- neželene (hrup, trušč, šum)
Pri govoru, petju in glasbi nas zanima njihova razumljivost, jasnost, barvitost in melodičnost. Pomembno pri snovanju akustike prostora.
Pri virih hrupa pa nas zanima njihova čim nižja raven, ki ni vedno nujno nič, npr. avtomobilski motor želimo slišati. Pomembno pri tehniki zmanjševanja hrupa.
10
4.2. Viri zvoka zaradi govora in petja
4.2.1. Viri zvoka pri govoru (a)
Slovenski in drugi jeziki imajo samoglasnike in soglasnike.
- 5 samoglasnikov: a, e, i, o, u in
- 21 soglasnikov: b, c, č, d, f, g, h, j, k, l, m, n, p, r, s, š, t, v, z,ž in dž.
Slika 4.2. Časovni potek nekaterih zvočnih signalov: a) vokala a, b) vokala i in c) hrupa cestnega prometa
a) b) c)
0 1 2 3 0 1 2 3Frekvenca v HzFrekvenca v Hz
Rav
en z
voka 70
20
40
30
60
50
80
2k
1,2
5k40
31,
52
52
01
61
2,5
125
100
80
63
50
500
400
315
250
200
160
1,6k1k
800
630
12,
5k
3,1
5k 8k6,
3k5k4k
2,5k A
20k
16k
10k L
Frekvenca [Hz]
a) b) c)
Slika 4.3. a) Spekter vokala a, b) spekter vokala i in c) spekter hrupa (cestnega prometa)11
4.2.1. Viri zvoka pri govoru (b)
Slika 4.4. Zapis govora v gluhi sobi brez odmeva: a) dveh besed, b) 10 besed
Slika 4.5. Frekvenčni zapis (spektrogram) »zvoka« glasu (»sound« voice)12
5
13
Zvočna intenzivnost v funkciji časa v sobi za samoglasnik, kateremu sledi soglasnik (po Kurtoviću, 1975)
Slika 4.5.a. Jakost govora: a) pri normalnem govoru, b) pri 10x glasnejšem govoru in c) pri vpitju (stokrat močnejši od normalnega govora)
a)
b)
c)
14
4.2.2. Viri zvoka pri petjuPevski glasovi se delijo na ženske in moške:
- ženski pevski glasovi so: sopran, mezzosopran in alt,
- moški pa so: kontra alt, tenor, bariton, bas-bariton in bas.
Po frekvenčni lestvici si sledijo v naslednjem vrstne redu:
Sopran ima tonski obseg od c1 do f3, ali od 277 Hz do 1480 Hz,
Mezzosopran ima tonski obseg od h do g2, ali od 333,1 Hz do 830,6 Hz
Alt ima tonski obseg od f do f2, ali od 185 Hz do 740,6 Hz.
Tenor ima tonski obseg od d in c2, ali od 138,6 Hz do 554,4 Hz.
Bariton ima tonski obseg od A do f1, ali od 103,8 do 415,3 Hz.
Bás ima tonski obseg od E do f1, ali od 82,4 Hz do 370 Hz.
Tenorbariton se nagiba k tenorju.
Basbariton se nagiba k basu.15
6
Slika 4.19. Frekvenčni spekter kitare: a) slabe in b) dobre
Osnovna frekvenca transverzalnega nihanja strune je odvisna od dolžine strune l, njenega preseka S in gostote ρ ter od sile F, s katero je napeta:
S
F
2
1
lf (4.4)
Slika 4.20. Nihanje strune z osnovno in tretjo alikvotno frekvenco 16
Slika 4.21. Spektrogram note G zaigrane na klavirju.
10 kHz
Frekvenca
1,5 s
0
Čas v s
17
4.2.3. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Kardofoni – brenkala (a)
Slika 4.6. Brenkala so vrsta glasbenih inštrumentov iz skupine kardofonov, to so:a) kitara, b) električna kitara, c) mandolina,d), bendžo, e) tamburica, f), balajlajka,
g) citre, h) harfa, i) lira in j) lutnja
18
7
Slika 4.7. Kardofoni – godala:a) Violina, b) električna viola, c) čelo, d) čembalo in e) gusle
4.2.3. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Kardofoni – godala (b)
19
4.2.3. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Glasbila s tipkami (c)
Slika 4.8. Glasbila s tipkami so:a) klavir, b) synthesizer, c) harmonika
20
4.2.4. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Aerofoni – pihala (d)
Slika 4.9. Aerofoni pihala so:a) flavta, b) klarinet, c) oboa, d) fagot, e) saksofon f) Panova piščal Paganini in
g) ustna harmonika (orglice)
a) b) c) d) e) f ) . g)
21
8
4.2.5. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Aerofoni – trobila (e)
Slika 4.10. Aerofoni - trobila so: a) trobenta, b) kornet c) krilovka, d) rog,e) pozavna, f) euphonium, g) tuba, h) suzafon, i) helikon 22
4.2.6. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Membranofoni ali bobni (f)
Slika 4.11. Membranofoni ali bobni so:a) Bateria ali skupina Top Star, b) koncertni boben, c) Kongo in d) pavke
23
Slika 4.10. Spekter zvoka bobna z usnjeno membrano: a) z lahkim udarcem, b) s srednjemočnim udarcem in c) z zelo močnim udarcem
a)
b)
c)
24
Spekter zvoka bobna
9
4.2.7. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Činele in tolkala (g)
Slika 4.12. Činele in tolkala so:a) činela splesh, b) činela cresh, c) orkerstrska činela Zildjian, d) udarjalke in e) metlice
25
Slika 4.13. Glasbeni idiofoni:a) in b) lončeni bas (večji in manjši), c) roglja, d) petelinček vodni, e) zvon
f) gong, g) raganele, h) clave, i) cabasa, j) trikotni idiofoni in k) načere
4.2.8. Viri zvoka glasbenih inštrumentov;Idiofoni (h)
http://www.booking.si/slovenia/izdelki-darila-suvenirji/knjiga/glasba---dvd/lonceni-bajs-11-cm/
a) b) c) d) e)
f) g) h) i) j) k)
26
Slika 3.15. Povite strune z bakrom ali folijo za dosego nižjih tonov: a) enojno, b) dvojno
Slika 4.14. Shematski prikaz napete strune
4.2.9. Mehanizem nastajanja zvoka pri glasbenih inštrumentih;Kardofonih oz. brenkalih
Slika 4.16. Stojno valovanje pri struni z osnovnofrekvenco in višjimi harmoniki 27
10
4.2.10. Mehanizem nastajanja zvoka pri glasbenihinštrumentih – Aerofonih oz. pihalih in trobilih
Slika 4.17. Longitudinalno valovanje v piščali
Slika 4.18. Nihanje zračnih stolpcev (hitrosti delcev) v piščali z enim zaprtim koncem, z osnovnofrekvenco in višjimi harmoniki. Potek tlaka v cevi je ravno obratna slika 28
Akustika pihal
Vsa pihala lahko glede na obliko cevi razvrstimo v tri skupine: z odprto cevjo, s polodprto cevjo in s konično cevjo. Primer odprte cevi je flavta, polodprte cevi klarinet in stožčaste cevi pa oboa.
Pri vseh tipih pihal obliko valovanja in višino tona določa dolžina cevi v kateri se valovanje dogaja.
Frekvenca harmoničnega nihanja odprte cevi je enaka:
Vse frekvence polodprte cevi so nižje kot pri odprti cevi za faktor 2:
L
ncf
2
L
ncf
4
n je naravno število 1, 2, 3, .. L je dolžina cevi v m, c je hitrost zvoka v m/s 29
Pri flavti so odstopanja le zaradi ustnika in lukenj. Z odpiranjem ventilov ustvarjamo kratek stik z okolico, praktično skrajšamo cev, kar ima za posledico višji ton. Če pa pihnemo močneje se ton pri istem prijemu zviša za oktavo, nato kvinto, kvarto, terco itn. Če pihnemo normalno je n = 1, če bolj pihnemo se n poveča. V resnici so ta razmerja precej bolj kompleksna zaradi številnih ventilov. http://translate.google.si/translate?hl=sl&langpair=en%7Csl&u=http://www.5min.com/Video/Displaying-the-Beauty-of-the-Flute-Sound-142098287
Pri klarinetu se zaradi elastičnosti jezička ustvarja tlačna motnja in s tem zvok. Klarinetist s pihanjem vzdržuje konstantno višji tlak (ca. 2 kPa). Klarinet ima zapleten mehanizem poklopcev,, lukenj, obročev in ročic za ustvarjanje oktav in kvint, ki štejeta skupaj 18 poltonov. http://www.klarinet.si/slo/domov.html
Oboa ima dvojni jeziček, ki je v nasprotju s klarinetomsamostojen, in se ga samo natakne na nastavek na inštrumentu. Harmonične frekvence si zaradi koničnosti sledijo isto kot pri flavti, glej sliko na naslednji strani. 30
11
Akustika pihal
Posledice teh robnih pogojev so stojna valovanja v cevi:
v je hitrost,p je talk
p
t = 0n = 1
v
Odprta cev Pol odprta cev
n = 2
n = 3
n = 4
Stožec
Sodi harmoniki so odsotni
tkrr
Atrp cos),( 1
Za stožec velja sferična enačba valovanja. Tlak na koncu odprtine je nič, na začetku je pri vseh harmonikih enak.
31
Čeprav ima vsaka vibrirajoča struna svoj osnovni ton (z uglasitveno frekvenco) to ne pomeni, da je njen frekvenčni spekter omejen samo na ta ton. Glasbeni ton vsebuje višje harmonike, ki so pogosto bolj pomemben del zvoka inštrumenta. Spodnja slika prikazuje frekvenčno območje harmonikov večine inštrumentov.
Slika 4.xy. Frekvenčno območje nekaterih inštrumentu z vključenimi harmoniki
32
Slika 4.19. Frekvenčno območje glasbenih instrumentov in človeškega glasu; tenke linijepredstavljajo območje glasbenih tonov, debele linije predstavljajo glavne harmonike in
trojne linije predstavljajo področje spremljajočega šuma (šum pihanja ali vlečenja godala)
4.2.11. Frekvenčni spekter inštrumentov, govora in petja
33
12
Obremenitve glasbenikov v orkestrih
34
4.3.1. Hrup curka plina
109876
5
4321
prostorsko povprečena raven zvočnega tlaka
kot od osi curka
20
10
0
-10
-20rela
tivna
rav
en z
vočn
ega
tlaka
0° 30° 60° 90° 120° 150° 180°
tlak okolice p
premer šobe Dš
jedrocurka
turbulentna mešalnacona okrog jedra curka
ok
dB
a)b)
Slika 4.20. a) Podzvočni turbulentni prosti curek in b) nadzvočni curek plina
4.3. Viri hrupa
b)Slika 4.29. Viri hrupa pri turbopotisnikih z ventilatorjem na vstopu
a) 35
2/2umWmeh
4.3.2. Hrup zaradi ovir v toku plina
Slika 4.22. Nastajanje hrupa zaradi toka okrog ovire
tok zraka
normalnatvorba
vrtincev
karakteristični ton, kinastane z vrtinčenjem
zraka za oviro
Slika 4.21. Nastajanje zvoka v toku z oviro in sevanje zvoka od odprtega konca cevi
36
32
23
CZ c
DpkW
2/2cup
u
13
37
tota
lna
rave
n z
vone
ga t
laka
min
us 1
0(0
,5)
člo
gm
c1
02
100
90
80
70
601086421
D'
prečni prerez ventila z loputo
dB
Slika 10.8. Definicija dimenzije Slika 10.9. Celotna raven zvočne moči priodprtine ventila priprtem ventilu z mehanizmom udarnega hrupa
Hrup v ventilu
V ventilu nastaneta dva mehanizma nastajanja hrupa. Prvi je proces turbulent-nega mešanja od ventila naprej in ima značaj kvadropola. Drugi mehanizem je rezultat interakcije med turbulenco in poljem kompleksnega toka, ki ima značaj udarnega zvoka.
mehanizem turbulentnega
mešanja
mehanizem udarnega
hrupa
3
38
Emitirani hrup v odvisnosti od razmerja razlik tlakov XF Mejne vrednosti za XFz so od 0,01 do 0,95
Hrup zaradi kavitacije v ventilu
Pri laminarnem toku ni pomembnejše generacije hrupa. V turbulentnem toku hrup intenzivneje narašča naprej od ventila (vena contracta) s povečevanjem moči toka. Pri razmerju razlik tlakov XF > XFz ventil začne kavitirati in kavitacijski hrup nastaja zaradi časovnega statističnega kolapsa mehurčkov, se prišteva k pretočnem hrupu, ki je prikazan s črtkano premico. Inicialna kavitacija se prične pri razmerju tlačnih razlik XFz = p/(p1-pv) = 0,4 do 0,5, ki ga določi proizvajalec ventila pri vsakokratnem delnem koeficientu pretoka, ko se zazna pojav kavitacije tudi s hrupom, npr. pri F = 0,75 in mora biti naveden v tehnični dokumentaciji, z oznako npr. XFz,0,5 za relativni pretočni koeficient F = 0,5.
Merimo pri F = 0,25, 0,5, 0,75 in 1, ter po potrebi tudi vmes. Vmesne vrednosti interpoliramo. Tlak p1 mora biti v območju od 5 do 7 barov, temperatura pa med 5 in 40 oC.
5,0...4,0v1
21
v1Fz
pp
pp
pp
pX
4.3.3. Hrup zaradi raznih difuzorjev, mrež, rešetk in poroznihplošč
REŠETKEZRAČNIK AIR VENT FI 35
ZRAČNIK AIR VENT 170 x 40 ZRAČNIK AIR VENT 459 x 90
Slika 3.23. Izstopno-vstopne rešetke prezračevalnih sistemov
39
L S uw 10 10 30 60log log logS - površina prečnega prereza cevi pred difuzorjem v m2,- koeficient padca tlaka, ki je definiran z:p - padec tlaka skozi difuzor v Pa, - gostota zraka v kg/m3 inu - povprečna hitrost toka v cevi pred rešetko v m/s.
2·5,0 u
p
14
4.3.3. Hrup zaradi raznih difuzorjev, mrež, rešetk in poroznihplošč
Slika 4.24. Zvok zaradi manjših špranj in odprtin v steni prostora
40
Bolje je več manjših kot ena velika luknja
41
1 = 2 + 3 + 4 + 5Slika 10.11. Odbiti (2), absorbirani (3), prenesen po strukturi (4) in
prepuščeni (5) del vpadlega zvočnega valovanja (1)
13
45
2
10.3. Viri hrupa zaradi odboja zvočnega valovanja od pasivne toge stene
42
QP = d RP = r
opazovalecPd
R
Q
imaginarni vir
h
h vir
pr
pr
pv
dP
pd
pr
a) b) c)
Slika 10.12. Odboj ravnega valovanja in interferenca z vpadnim valovanjem
Odboj ravnega valovanja in interferenca z vpadnim valovanjem
15
4.3.11. Strukturalni viri hrupa zaradi delovanjem sile ali zvočnega valovanja na ploščo ali panel (a)
smer upogibnega valovanja
vpadnovalovanje
u
sin
cu
Slika 4.46. Vpad zvočnega valovanja na neskončno ploščo pod kotom
43
4.3.11. Vzbujanje zvočnega valovanja na neskončni plošči z mehanskim vzbujanjem plošče
frekvenca Hz0
1
0
Slika 4.47. Faktor sevanja v odvisnosti od frekvence pri delovanju mehanske sile na ploščo
cv
W
RMS
A
2
– faktor sevanjaWA – zvočna močvRMS hitrost vibracijc – specif. akust. Imped.
44
4.3.11. Vzbujanje zvočnega valovanja na neskončni plošči z zvokom v zraku
vpadni kot 0
1
0 =90o
Slika 4.48. Faktor sevanja v odvisnosti od vpadnega kota valovanja pri delovanju zvoka v zraku na ploščo
2sin1
1
– faktor sevanja - vpadni kot 45
16
4.3.11. Vzbujanje zvočnega valovanja v plošči z zvokom vzraku (b)
Slika 4.49. Pri delovanju zvoka v zraku lahko nastanejo dve vrsti valovanj: a) kompresijska ali longitudinalna valovanja (v fluidih) in b) in c) transverzalna ali prečna valovanja v togih
strukturah imenovana tudi kvazi-longitudinalna oz. kvazi-transverzalna ali raztezna in fleksijska valovanja ter d) in e) transverzalna ekstenzijska valovanja
a)
b)c)
d) e)
46
47
Izolirnost panelov in sten
1log10)(R
2
4
42s
2
s4
42s sin
12
cossin
2
cos1
sc
B
cc
B
c
=10log
12
s4
422
s4
42s
2vpad
2pren
vpad
pren sin1
2
cossin
2
cos1)(
c
B
cc
B
cp
p
I
Is
Koeficient prepustnosti zvočnega valovanja
dB
2/1
2s1s
2s1s
2/1
s2s1
s2s1N 60
)(
2
1
hh
pf
Vpliv resonancedvoslojne plošče:
2
s
2
cos1log10)(
cR
Vpliv mase:
48
Idealizirani potek izolirnosti sten v odvisnosti od frekvence; fr je resonančna frekvenca in fc je kritična koincidenčna frekvenca
17
49
u arcsin
Vpliv koincidence
In ko je izpolnjen pogoj:
1sin
4
42
sc
B
panel
u
smer vpadazvočnegavalovanja
Slika 10.16. Koincidenčni efekt
Ko je izpolnjen pogoj:
uuc c
c
sin
50Slika 10.17. Izolirnost dvojne pregradne stene
Izolirnost dvojne pregradne stene
4.3.5. Viri hrupa znotraj prostorov (a)
Slika 4.25. a) Dvigalo b) kurilnica (peč), c) radiatorji, d) klima naprava in cevovodi (toplovodi in vodovodi0, ostalo grelni elementi
b)a)
c)d) e)
80 – 85 dB
51
18
4.3.5. Viri hrupa znotraj prostorov (b)
Sesalnik za prah pralni stroj pomivalni stroj sušilni stroj hladilnik
pečica
Slika 4.26. a) Sesalnik za prah ostalo gospodinjski aparati
a)
kuhinjska napa
mlinček za kavomikser
65 dB
40 dB
52
This image cannot currently be displayed.
4.3.5. Viri hrupa znotraj prostorov (c)
TelevizijaRadio - HIFI stolp
Hišni kino
Slika 4.27. Radio,TV in hišni kino
53
Centrifugalni ventilator
Aksialni ventilator
http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_fan
54
19
4.3.6. Hrup ventilatorjev v sistemih za prezračevanje
r
a) b) c) d) e)Slika 4.28. Centrifugalni ventilatorji: a) rotor z nazaj zavitimi lopaticami, b) rotor z radialnimi
lopaticami, c) rotor z naprej zavitimi lopaticami, d) rotor prečnega ventilatorja z naprejzavitimi opaticami in e) Teslin ventilator
Slika 4.29. Aksialni ventilatorji: a) propelerni ventilator zunaj cevi, b) ventilator v cevi inc) ventilator z vodilnimi lopaticami v cevi
a) b) c)
55
Industrijski ventilatorji
Strešni centrifugalni ventilatorji
Ventilatorji z nazaj ukrivljenimi lopaticami
Centrifugalni ventilatorji
56
Dvozajemni centzrifugalni ventilatorji v ohišju
Strešni aksialni ventilatorji
Stenski aksialni ventilatorji
57
20
Kanalski aksialni ventilatorji
Ventilatorji za kopalnice
Industrijski ventilatorji
58
Ventilator z nazaj zavitimi lopaticami
Izkoristek: odvisno od tipa in velikosti, max. 82 %
Ventilator z naprej zavitimi lopaticami
59
http://www.youtube.com/watch?v=LNuGsjAr9aU&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=x6fd7opXGDg
http://www.youtube.com/watch?v=l4-Bhiha-3w
http://www.youtube.com/watch?v=x6fd7opXGDg
http://www.youtube.com/watch?v=AMW5W2sWqs4&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=nVLBU5OurXs&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=2IFK-RymtwA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=m4f_NXKeQd4&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=zE3aoin9UWA&feature=related
http://uk.video.yahoo.com/watch/3443322/9603263
60
21
4.3.7. Hrup črpalk v sistemih centralnega ogrevanja
Q
1 2 3
Q
Slika 4.30. Mehanizmi nastajanja hrupa pri centrifugalni črpalki z elektromotornim pogonom:a) viri hrupa so črpalka (1), pogonski elektromotor (2) in ventilator za hlajenje elektromotorja (3),
rjeziček
004-SC001192
okrov
jeziček spirale
aksialna zračnost stojina rotorja
volumetrične izgube
Izstopni rob rotorske lopatice
vstopni rob rotorske lopatice
radialna zračnost
BA
Slika 4.32. turbulentni viri hrupa zaradivrtincev in notranje recirkulacije toka
Slika 4.31. Diskretni vir hrupaje jeziček spirale in
GRUNDFOSObtočne črpalke
tople vode
za kroženje
61
4.3.7.1. Hrup črpalk pri obratovanju izven imenskega pretokain pri pojavu kavitacije v črpalki
a p’
pv
p0 -p +p
p0
Statični tlak
lopatica
smer toka
zunanji tlak
tlak uparjanja
Slika 4.33. a) Kavitacija v centrifugalnihčrpalkah, b) kavitacija pri aksialnih
turbočrpalkah
0 0,25 0,750,5
Q/Qdes
1,251 1,5
NP
SH
crit
NPSHcrit
Lp (NPSHcrit)
P2
P1H
L
P1
H
Lp
moč
celo
tna
črp
aln
a
v
išin
ara
ven
hru
pa
izko
riste
k
p 5 dB
pretok
Slika 4.34. Energetske karakteristikein karakteristike hrupa črpalnega agregata,
s kavitacijo in brez nje v črpalki
a)
b)
62
Thoma je uvedel kavitacijsko število σ kot absolutno vrednost minimalnega tlačnega koeficienta ob predpisani temperaturi
2
2
1)()(
v
Tpxp i
Pojavne oblike kavitacije glede na kavitacijsko število
63
22
64
65
Slika 4.35. a) Stabilna ( ) in nestabilna (------) karakteristika centrifugalnega ventilatorja aličrpalke b) karakteristika aksialnega ventilatorja ali črpalke, (1) karakteristika sistema,
(2) karakteristika ventilatorja ali črpalke, ● obratovalna točka
4.3.7.2. Hrup zaradi delovanja ventilatorjev in črpalk prirazličnih režimih obratovanja (stran od maksimalnegaizkoristka)
b)a)
66
0
op
p
max
C
D
L
p,min
Q m /s3Qmax
L p
ppo
dušenje
nestabilnoobmočje
rač
stabilno
območje
Qsp Q
pretok
spremembe obremenitve
hrup
učinek
tlak
izko
rist
ekra
ven h
rupa
1
2
2 učinekspremembevrtljajev n
1
p
2
rač max
P
L
P
0 Q Q
rave
n hru
pa
P
p
pretok
C
C
12
23
Vakumske črpalke
Difuzijska
Turbomolekularna
Rootsova
Krilna
68
Rotacijska zobniška črpalka z notranjim ozoblenjem
69
Vakuumska črpalka za ultra visoki vakuum
24
INVESTIGATION OF THE NOISE CAUSED BY WIND
ENERGY CONSERVATION SYSTEMS
Vetrne turbine s horizontalno osjo
Prerez skozi turbomolecularno črpalko.jpg
71
Vetrne turbine
a) Vetrne turbine s horizontalno osjo, b) vetrna turbina z vertikalno osjo
a) b)
25
Mehanski hrup sestoji od:
reduktorja
generatorja
Hladilnega ventilatorja
Krmilne opreme
75
Hrup prometnih sredstev
Cestni Železniški
Letalski Vodni
26
Rudolf Diesel (1858-1913)izumitelj dizel motorja (1893)
http://www.howstuffworks.com/diesel1.htm
Slika 4.36. Hišni dizel agregat za proizvodnjo alternativne elektrike ( v primeru izpada elektroomrežja)
4.3.8. Hrup hišnega dizel agregata
76
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arbeitsweise_Zweitakt.gif
http://www.streetfire.net/video/blower-noise_33913.htm
77
Rotacija pnevmatik
črpanje zraka
Aeroidinamični hrupStrukturalni hrup
rezonanca zraka v brazdah
Sprostitev tekalnegaprofila na zadnjem delu
Kompresija tekalnegaprofila na prednjem delu
Hrup zaradi trenja(stick-slip) v območju dotika
Vibracije plaščapnevmatike
Glavni mehanizmi hrupa pri interakciji pnevmatike s površino ceste
27
vžig.flv vzlet.flv cruising.flv
707.flv
79
Viri hrupa na letalskem motorju
80
Strukturalni hrup dušimo z izolatorji vibracij: obloge plošč, okvirji motorjev… ali z ustreznimi materiali: elastični kompoziti, lepljivi sloji-filmi
Turbopropelerna letala z vgrajenim sistemom NSV (Noise and Vibration Suppresion system) Poslovna letala, pogosto zelo tiha
Zmanjšanje aerodinamičnega hrupa turbopropelerji
81
28
Glavni viri aerodinamičnega hrupa so:- izvlečena kolesa- predkrilca
- krilca- zakrilca in- zračne zavore
Intenzivnost hrupa na krilu letala DC10
Hrup curka plina, ki nastane zaradi velikih pretočnih hitrosti na izstopu (500 – 600 m/s) in hitrega mešanja z okoliškim zrakom, zmanjšamo s supresorji montiranimi na zadnjem delu izpušne cevi.
82
F-16.flv
Tlačne spremembe pri prostem teku in vzletanjuHrup pogonske skupine (turbopotisnika)83
VIRI HRUPA PRI LETALIH
84
29
Zvočni udar
Valovne fronte in turbulenca pri izstrelku
Valovne fronte gibajočega se togega telesa (rdeča barva) inzvočni (Machov) stožec istega zvočnega vira (modra barva)
Zvočni udar
Slika 4.54. Zvočni udar pri preletu nadzvočnih letal
5.3.12. Dopplerjev efekt in zvočni udar (c)
87
30
)/(1 .
.
zvokavirazvoč
virazvočslišna cv
ff
a) b) Slika 4.50. Fronte udarnih valov okrog krogle (a) in okrog stožca (b) merjeno v zračnem tunelu
ct
vt
v < c v = c v > ca) b) c)
Slika 4.51. Tvorba Machovega stožca pri nadzvočni hitrosti
5.3.12. Dopplerjev efekt in zvočni udar (a)
http://www.youtube.com/watch?v=-Zu5SGllmwc&feature=related88
Hrup tirničnih vozil
Glavni povzročitelji: lokomotiva, vagoni, interakcija med kolesi in tiri, aerodinamični upor zraka, impulzivni izpusti zraka iz zavornih sistemov, vibracije tirov, opozorilni signali, cviljenje koles v ovinkih zlasti pri poškodovanih tirih, itn. 89
Hrup tirničnih vozil je odvisen od naslednjih parametrov: mase vagona, togost obes, vzmetenje karoserije, vrsta koles, hitrost vlaka, pogoji na tekalni površini koles in tirov, ukrivljenost proge, masa tirov, togost in vzmetenje tirov, zvarjeni - nezvarjeni tiri, pospeševanje in zaviranje vlaka itn.
90
31
Skuter GliserGliser
Trajekt Prekooceanke (Tanker, Tramper, Križarke)
Morska plovila
4.3.9. Značilni viri hrupa zunaj stanovanjskih prostorov
Zunanji viri hrupa so:
- vrtna kosilnica za travo
- hrup prometa
- glasbene prireditve
- govorne komunikacija
- industrijski viri
- gradbena mehanizacija
- poki petard
- vremenski pojavi(dež, toča, veter)
- oglašanje živali (lajež)
http://www.youtube.com/watch?v=3MWMeUPuV2I
Koncerti: DOBRE VIBRACIJE - FILM
http://www.youtube.com/watch?v=HJ8X-eaSG-U&feature=related
Poki petardhttp://www.youtube.com/watch?v=Vmn_F8lVjc8&NR=1&feature=fvwp
Hrup prometaVrtna kosilnica
Slika 4.40. Zunanji viri hrupa92
Hrup pri sečnji lesa
93
32
The linked image cannot be displayed. The file may have been moved, renamed, or deleted. Verify that the link points to the correct file and location.
pikhamer za bager, Hyundai
94
Ultrazvočno rezanje
95
TRANSFORMATORJI IN DALJNOVODI
96
33
KORONA kot vzrok za pojav hrupa daljnovodov
Koróna je tudi zunanja Sončeva ovojnica, vidna le ob Sončevem popolnem mrku, debelina je nekaj milijonov km.
Corona je pojav, ki nastane v bližini visokonapetostnih prenosnih daljnovodov in prostozračnih stikališč. V električnem polju v bližini vodnika pod napetostjo nastane majhen električni tok ali korona, ki povzroča, da se v okolici ionizirajo molekule zraka zaradi velikega magnetnega polja vodnika, te pa povzročajo sevanje v obliki modre svetlobe in hrup v obliki značilnega brnenja.
Slika xy. Pojav korone okrog visokonapetostnih daljnovodov a) in b) in okrog sonac ob mrku c)
a) b) c)
97
Hrup daljnovodov se praviloma računa in primerja z mejnimi vrednostmi za vire hrupa.
Pojav je značilen pri visokonapetostnih vodnikih (pri napetosti ≥345 kV) in zlasti v prisotnosti povečane vlage in kapljic vode (dežja) okrog vodnika. Sega pa do nekaj cm okrog vodnika
98
Zvonovi (kot viri hrupa oz. glasbe)
Trije zvonovi so iz leta 1991, eden pa iz leta 1974Koper - Zvonovi v mestnem stolpu
http://www.youtube.com/watch?v=NwM0WUcW6Ys&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=ugfB-DVuHEM&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=2ZeRw1jqJLc&feature=related
2003 na praznik Marijinega vnebovzetja je škof dr. Franc Kramberger posvetil tri nove bronaste zvonove, uglašene na melodijo »Gloria Motiv«. Vliti so bili v tovarni Grassmayer v Innsbrucku.
Pri sv. Martinu v zvoniku visi en sam večji bronasti zvon.
Manjši zvon za pritrkovanje
99
34
100
Prenosniki moči
Zobniki, gonila in reduktorji
4.3.10. Značilni viri hrupa v industrijskih obratih
Slika 4.45. Viri industrijskega hrupa, po vrsti: kotaljenje predmetov, udarci s kladivom, izrezovanje(štancanje) pločevine, vpitje ali galsba, izpuh iz šob, delovanje elektromotorjev, zobniških prenosov,
motorjev z notranjim zgorevanjem in črpalk (tukaj je zobniška) 101
102
Viri hrupa