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多孔型噴嘴在工業高速噴流噪音工程控制上的應用 REDUCTION OF OCCUPATIONAL NOISE EXPOSURE USING MULTIPLE-JET NOZZLES

多孔型噴嘴在工業高速噴流噪音工程控制上的應用 REDUCTION OF OCCUPATIONAL NOISE EXPOSURE USING MULTIPLE-JET NOZZLES. 大仁科技大學 環境管理研究所 指導教授：沈紹青 研究生：林芝衣 2007/07/16. 大 綱. 工業用噴流簡介 (1-2) 前言 (1-5) 材料與方法 (1-4) 結果與討論 (1-19) 結論. 工業用噴流簡介. 噴流特性 工業噴槍為提升壓縮空氣使用效率 , 減少耗氣量 , 一般使用高壓及高流速 。 高流速與小口徑噴嘴產生 高頻率 噪 音。.

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多孔型噴嘴在工業高速噴流噪音工程控制上的應用 REDUCTION OF OCCUPATIONAL NOISE EXPOSURE USING MULTIPLE-JET NOZZLES

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  1. 多孔型噴嘴在工業高速噴流噪音工程控制上的應用REDUCTION OF OCCUPATIONAL NOISE EXPOSURE USING MULTIPLE-JET NOZZLES 大仁科技大學 環境管理研究所 指導教授：沈紹青 研究生：林芝衣 2007/07/16

  2. 大 綱 • 工業用噴流簡介(1-2) • 前言(1-5) • 材料與方法(1-4) • 結果與討論(1-19) • 結論

  3. 工業用噴流簡介 • 噴流特性 • 工業噴槍為提升壓縮空氣使用效率,減少耗氣量, 一般使用高壓及高流速。 • 高流速與小口徑噴嘴產生高頻率噪 音。

  4. 工業用噴流簡介-2 • 噴流造成的危害 • 使用高壓氣體，當噴嘴阻塞時，氣體進 入人體可能致命。 • 壓縮氣體在清潔、除屑上，飛濺出的物 體可能對人體造成危害。

  5. 前言 • 噪音對人類的影響 生理：血壓收縮、聽力損失 心理：煩躁、厭惡、精神不集中 • 噪音物理效應 暫時性聽力損失、永久性聽力損失 • 預防措施 防護具 ---防音防護具、防護面罩

  6. 前 言-1 • 理論基礎 人類聽覺範圍 --- 20Hz~20kHz 噪音劑量測量頻率上限 --- 8~10kHz 噪音頻率與口徑成反比，與流速成正比

  7. ←固定頻寬 頻寬隨頻率遞增 ↓ 圖1 出口接近音速時的噪音頻譜

  8. 圖2 次音速無摩擦噴流

  9. 前 言-3 • 理論基礎 工業用噴嘴出口一般在阻流狀態，流速達到音速，出口處的壓力梯度造成出口震波。 高流速時(小口徑)噴流出口處為低壓，依白努利定律吸引周圍氣體，得到額外衝力。

  10. 圖3 噴流震波噪音之頻譜特性

  11. 前 言-4 • 目前噪音控制的方法 降低流速 ---空氣覆蓋 --- 吸氣法 ---多孔型噴嘴 --- 圖4 噪音抑制方法圖示

  12. 前 言-5 • 研究目的 • 探討孔徑變化後改變的頻譜特性，降 低職業性噪音暴露的效果及其機制， 達到從音源控制噴流噪音的目的。 • 錐形噴嘴之斜口噴口噪音頻譜特性。

  13. 材料與方法 實驗設備 • 氣體供應--- 工業用空壓機(6.4~7atm) 儲氣筒(85L+105L串聯) Dwyer質量流量計 CKD 調壓閥。

  14. 材料與方法-2 • 音壓級測量---Svantek svan945a type Ι噪音計 GRAS 40AN麥克風(30、90、135度、20cm) • 衝力量測 --- 機械秤(測量距離18cm) • 流場觀測---Nikon D50、線光源、球面反 射鏡 (schlieren折射原理 )

  15. 材料與方法-3 • 測試噴嘴 --- 圖5 　　噴嘴型態示意圖

  16. 材料與方法-4 圖6 　噴嘴示意圖

  17. 表1 實驗噴嘴、流量、量測角度之參數

  18. 材料與方法-4 • 實驗流程 圖7 實驗流程圖

  19. 結果與討論 表2 噴嘴距離與音量關係 差5dB 理論上，點音源距離加倍減少6dB。

  20. 結果與討論-2 表3 音量與時間關係之標準差 測試時間：5秒

  21. 流量與衝力關係-3 • 第一~三群噴嘴 • 出口總面積相同時，一定流量，衝力差異不大。

  22. 孔徑與噪音劑量關係-4 • 第一群噴嘴，預期阻流流量發生在80SLM。 • 第二群噴嘴，預期阻流流量發生在160SLM。 • 震波生成後，音壓上升趨勢沒有明顯變化。

  23. 孔徑與噪音劑量關係-5 • 第三群噴嘴--- 3.6mm、13x1mm • 出口總面積相同，多孔噴嘴較單孔噴嘴音壓低。

  24. 孔徑與噪音劑量關係-6

  25. 孔隙與噪音劑量的關係-7 • 流量調整為出口流速相等，音壓均調成相當於5孔。 • 分別獨立氣流，調整後的音壓曲線應該相同。 • 噴流交互作用下，音壓呈現不同。

  26. 噴流頻譜特性-8 • 第一群噴嘴, 流量為阻流最低流量的1.25倍。 • 低頻區類似單孔音源特性 • 高頻區孔徑越小其音壓越小

  27. 噴流頻譜特性-9 • 第二群噴嘴，流量為阻流最低流量的1.25倍。 • 同口徑噴口，斜口(錐形)在相對低頻區(<8 kHz) 音壓較低，因此噪音劑量較低。

  28. 第二群噴嘴流量與噪音劑量關係-10 • 阻流預期發生在200SLM。 • 錐形噴嘴音壓級為最低。

  29. 噴流頻譜特性-11 • 噴口間距較大者，在較低頻區有明顯較低的音壓。 • 錐形噴嘴相對於平口噴嘴, 曲線往高頻時，有上升趨勢.

  30. 噴流頻譜特性-12 • 音壓級調成相當於5孔，每孔流量調整為出口流速相等20SLM。 • 不同噴流獨立存在，曲線應重合 （在高頻時成立)。

  31. 震波圖示-13 10x0.7mm 74SLM 10X0.7mm 110SLM 震波出現前 震波出現後 預期阻流流量=80SLM

  32. 震波圖示-14 10x1mm 180SLM 10x1mm 160SLM 震波出現前 震波出現後 預期阻流流量=160SLM

  33. 超高頻噪音曝露容許量-15 • 因多孔噴嘴係利用提昇頻率，減少噪音劑量，但超高頻對人體的影響必須探討。 • 大部份先進國家及國際組織仍有對超高頻噪音訂有建議曝露量，但不是以單一數值表示，而是對每個1/3八音度頻帶分別訂立。 • 英國採用U-weighting 以產生一類似噪音劑量的超高頻噪音評估值（英國標準局BS-EN6102）。

  34. 推估超高頻計算公式-16 • 以8kHz與16kHz的差異值，假設其頻率加倍時的音壓級上升量為固定，藉此推估超高頻噪音音量。 • 依現有單孔噴流噪音文獻, 不考慮震波產生的窄頻噪音, 可得到相當正確之估計值. • 例如： 8kHz=65dB 16kHz=76dB 32kHz=76+(76-65) =87dB

  35. 超高頻推估值比較-17

  36. 超高頻推估值比較-18

  37. 超高頻推估值比較-19

  38. 結論 • 多孔型噴嘴在不同流量與角度下，對噪音劑量有明顯的抑制效果。 • 不同噴孔間噴流的交互作用，對整體噪音而言，主要影響相對低頻及低音能的區域，但對1mm左右之噴口，這發生在噪音劑量評估的主要的頻率範圍內，因此孔間隙對噪音劑量有顯著影響。 • 斜開口的噴口，頻譜以較陡的斜率上升，在超高頻的音壓有更進一步探討的需要。 • 目前推估多孔噴嘴的超高頻噪音音量, 與噪音劑量比較, 其風險相對較低。

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