2.7. Параметрические (энергетические) процессы

Параметрическое (энергетическое) загрязнение окружающей

среды связано с распространением в ландшафтах биосферы энергии

колебаний различной частоты (от тысячных долей Гц до десят­ ков ГГц).

Источниками загрязнения являются колебания, возникающие

при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидко­

стей и газов (шум, вибрации), генерации, передаче и использовании электрической энергии (электромагнитные излучения). Эти колеба­ ния возникают в работающих транспортных средствах, мобильных

средствах связи, электромоторах, тяговых подстанциях, других объ­ ектах, где происходит реализация ЖЦ транспортных объектов.

1.7.t. Шум

Ш у м - любой нежелательный звук или совокупность звуков,

оказывающих неблагаприятное воздействие на организм человека.

В транспортном комплексе источниками шума являются процес­

сы механического, аэродинамического, электромагнитного, гидро­

динамического происхождения, прежде всего шум от вибрации корпусных деталей, систем газообмена, охлаждения двигателей, аг­ регатов трансмиссии, а также аэродинамический шум и шум шин

транспортных средств, строительно-дорожных машин, технологиче­

ского оборудования. Под шумом объекта транспорта понимается акустическое излучение, производимое им при работе. Транспорт­

ное средство как источник акустического излучения характеризуют

значением излучаемой акустической мощности, ее спектром и диа­

граммой направленности излучения.

3 в у к - механические колебания частиц упругой среды, обра­ зующиеся под воздействием какой-либо возмущающей силы. Аку­ стические колебания в диапазоне 1~20 000 Гц, воспринимаемые

слуховым аппаратом человека, называются звуковыми, а простран­

ство их распространения - звуковым полем. Колебания ниже 16 Гцинфразвуковые, а выше 20 000 Гцультразвуковые.

Известно, что звуковое давление р в звуковой волне равно раз­

ности давлений среды в присутствии и при отсутствии волны. Уров­ нем шума называют двадцатикратный логарифм отношения звуко­ вого давления к порагавому значению: р=2 ·10-5 Н/м2• Если предположить, что источник шума (двигатель) находится в точке О

(рис. 2.12) и излучает шум в окружающее пространство, то, выделив

полусферу S радиуса r и единичную площадку А на ней, можно оп­ ределить, что сила звука I - количество звуковой энергии, прошед­

r, в

73

средством в окружающее пространство

в виде звука и прошедшей через поверхность полусферы радиуса r в единицу времени; вычисляется по формуле

Уровнем акустической мощности называют величину

где Wo=1Q-12 Вт.

Уровень мощности связан с уровнем шума выражением

где Q- телесный угол, в котором осуществляется излучение с учетом

допущения о том, что акустическое излучение объекта происходит из

центра О полусферы, 1OlgQ =8; Ф- фактор направленности излуче­

ния, представляющий собой величинур;/рер, т. е. отношение квадра­

та звукового давления в произвольной точке полусферы радиуса r к

квадрату звукового давления, осредненному по всем точкам измере­

ния на поверхности S.

Обычно шум измеряют в точке L с помощью шумомера при

использовании линейной частотной характеристики прибора по

шкале А, учитывающей особенности восприятия человеком звуков

различной частоты. Орган слуха человека различает не разность, а кратность изменения абсолютных значений звуковых давлений.

Поэтому шум оценивают не абсолютной величиной - звуковым

давлением, а его уровнем, т. е. отношением создаваемого звукового

давления к щ>роговому давлению (по формуле 2.37). В работаю­

щем двигателе транспортного средства причиной возникновения

акустического излучения является осуществление рабочего процес­ са, связанного с подводом теплоты Q1 к рабочему телу в цилинд-

74

ре. Для сравнения качества конструкций ДВС, заключающегося в способности преобразовать часть тепловой энергии Qr в энергию звукового излучения, служит коэффициент акустического излучения

двигателя

Если у одного из двигателей этот коэффициент выше, то его кон­

струкция акустически менее совершенна. Современные поршневые

ДВС, используемые в автомобилях и дорожно-строительных маши­ нах, при работе на номинальном режиме излучают 2-3 Вт акусти­ ческой мощности. В точках пространства на расстоянии 1 м вокруг поверхности работающего двигателя возникают уровни шума

104-120 дБ.

Важной характеристикой шума является его спектр. Орган слуха

человека неодинаково реагирует на звуки с одной амплитудой, но

разной частоты. Спектр шума объекта показывает распределение

энергии излучения по частотному диапазону. В них присутствуют

исплошная область 100

мощности служат ос­

новной характеристи­

кой шума машины.

Причинами воз-

никновения звука яв­

ляются: взаимодейст- 2.13. Шум дизеля в точке пространства около

энергии в конечном объеме среды; подведение (отток) конечного ко­ личества вещества в определенную область среды; обтекание пото­

ком вещества твердого тела.

Акустическое излученИе является следствием возмущения коле­

бательной системы, распространения в ней колебаний и последую­ щего процесса излучения энергии колебаний в окружающее пространство. Акустическое излучение объектов транспорта кон­ центрируется преимущественно в диапазоне 20-8000 Гц.

Рассмотрим это явление на примере поршневого ДВС [11]. На такте впуска из области перед горловиной впускного патрубка (рис. 2.14) будет происходить отток вещества. Движущийся по впу­ скному тракту свежий заряд будет взаимодействовать со стенками,

75

жающее просrрансrво. В механизмах двигателя при работе могут

возникать удары сопрягаемых деталей (клапан-седло), что приводит

к шуму Wуд. Работа агрегатов, размещаемых на двигателе (вен­ тилятор, топливоподающий насос и др.), приводит также к поя­ влению шума War. При выпуске происходит приток вещесrва в

обласrи, прилегающей к выпускному патрубку; здесь выделится

также какое-то количество энергии. Это приводит к возникновению шума выпуска Wвыn.

Если суммировать перечисленные составляющие акусrической мощности, то получим уравнение акустического бШ!ан.са двигателя

«по рабочему циклу» (Вт):

Акусrическое излучение двигателя осуществляется горловинами

впускного и выпускного трактов и всей поверхносrью. Причем эле­

менты поверхности двигателя излучают разные количесrва акусrи­

ческой энергии. Уравнение акустического баланса двигателя «по по­ верхности» (Вт) имеет вид:

где Wi- акусrическое излучение, осущесrвляемое i-м элементом по­

верхносrи двигателя; n - число элементов, на которое разбита вся

76