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