离心玻璃棉的建筑声学特征及应用
离心玻璃棉内部纤维蓬松交错，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸声材料，具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等，可以大量吸收房间内的声能，降低混响时间，有利于提高语言清晰度，也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉，不但起到良好的保温作用，还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能，有利于隔绝噪声，也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用，有利于降低管道中气流和机械振动产生的噪声，使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性，可以作为楼板减振垫层的主要材料，显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。
离心玻璃棉的声学特性不但与厚度和容重有关，也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品对比，以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。
一、建筑声学的基本概念
1)声音?
物体的振动产生“声”，振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音，声音是物理现象，不同的声音人们有不同的感受，相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉，清晰激昂的演讲令人鼓舞，但有时侯，邻居传来的音乐声使人难以入睡，他人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其他物理声学，主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境，涉及的问题不局限于声音本身，还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。
人耳的听觉下限是0db，低于15db的环境是极为安静的环境，安静的会使人不知所措。乡村的夜晚大多是25-30db，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，其他感觉一片宁静，这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35db，如果你住在繁华的闹市区或是交通干线附近，将不得不忍受40-50db(甚至更高)的噪声，如果碰巧邻居是一位不通情达理的人，夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗，也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约是60-70db，大声呼喊可达100db。在中式餐馆中，往往由于缺乏吸声处理，人声鼎沸，声音将达到70-80db，有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般是120db，超过120db的声音会造成听觉器官的损伤，140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120db的声音。
人耳听觉非常敏感，正常人能够察觉1db的声音变化，3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10db时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100db的环境中，即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉，人耳正常的听觉频率范围是20-20khz。人耳耳道类似一个2-3cm的小管，由于频率共振的原因，在2000-3000hz的范围内声音被增强，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，有利于听清语言和交流，但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为，500hz以下为低频，500hz-2000hz为中频，2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同，频率越低或越高时敏感度变差，也就是说，同样大小的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。
2)频率特性
声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量和描述声音频率特性，人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和1/3倍频程。倍频程的中心频率是31.5、63、125、250、500、1k、2k、4k、8k、16khz十个频率，后一个频率均为前一个频率的两倍，因此被称为倍频程，而且后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下，将频率更细地划分，
形成1/3倍频程，也就是把每个倍频程再划分成三个频带，中心频率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k、1.25k、1.6k、2k、2.5k、
3.15k、4k、5k、6.3k、8k、10k、12.5k、16k、20khz等三十个频率，后一个频率均为前一个频率的21/3倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分，因此，除进行必要的科学研究以外，大多数情况下考虑的频率范围在100hz到5khz。如果将声音的频率分量绘制成曲线就形成了频谱。
对于各种建筑声学材料来讲，不同频率条件下声学性能是不同的。有的材料具有良好的高频吸声性能，有的材料具有良好的低频吸声性能，有的材料对某些频率具有良好的吸声性能，不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。
3)分贝和a声级
分贝对于非专业人员来讲是最难理解的，然而对于专业人士来讲分贝又是再熟悉不过了。分贝(db)是以美国电话发明家贝尔命名的，因为贝的单位太大，因此采用分贝，代表1/10贝。
分贝的概念比较特别，它的运算不是线性比例的，而是对数比例的，例如两个音箱分别发出
60db的声音，合在一起并不是120db，而是63db。如果某种吸声材料吸收了80%的声能，声音降低了不是0.8db也不是80db而是?10lg(1-0.8)=7db。如果某种隔墙隔声量为50db，那么透过去的声音为0.00001。分贝的计算较为复杂，需要具备专业知识才能完成。
使用分贝描述声音时需要同时给出频率。任何一个声音，不同频率的分贝数可能是不同的。我们可以说在某频率时，声压级是多少，或吸声系数是多少，或隔声量是多少等等。
a声级的概念会使普通人感到迷惑。声级是将各个频率的声音计权相加(不是简单的算术相加)得到的声音大小，a声级是各个频率的声音通过a计权网络后再相加得到的大小，a声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性。例如，如果100hz的声压级为80db，在计算a声级时，将按计权减去50.5db，即按29.5db来计算；而1khz的声压级为80db，计权值为0db，即仍按80db计算。a声级的目的在于，a声级越大，则表明声音听起来越响。a声级分贝通常计为dba。许多与噪声有关的国家规范都是按a声级作为指标的。
4)吸声
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照iso标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5khz。将?100-5khz 的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数nrc粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1k、2k四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为nrc小于0.2的材料是反射材料，nrc大于0.4的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常推荐使用高吸声系数的材料。离心玻璃棉属于高nrc吸声材料，5cm厚的24kg/m?的离心玻璃棉的nrc可达到0.90。
多孔吸声材料，如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，吸声机理是材料内部有大量微小的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。与墙面或天花存在空气层的穿孔板，即使材料本身吸声性能很差，这种结构也具有吸声性能，如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝砖等，它的吸声机理是亥姆霍兹共振，类似于暖水瓶，外部空间与内部空间通过窄的瓶颈连接，声波入射时，在共振频率上与颈部的空气及内部空
间之间产生剧烈的共振作用而损失声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只有在某些频率上具有较大的吸声系数。薄膜或薄板与其他结构体形成空腔时也能吸声，如木板、金属板等，这种结构的吸声机理是薄板共振，在共振频率上，由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。
5)混响和混响时间
混响是房间中声音被界面不断反射而积累的结果，混响可以使室内的声音增加15db，同时会降低语言清晰度。对于音乐演奏的空间，如音乐厅、剧场等，需要混响效果使乐曲更加舒缓而愉悦。对于语言使用的空间，如电影院、教室、礼堂、录音室等需要减少混响使讲话更加清晰。因此，不同使用要求的房间需要不同的混响效果。
描述混响效果的指标是混响时间，它是室内声源停止发声后，声压级衰减60db所经历的时间，单位是秒。混响时间与室内吸声存在数学关系，也就是建筑声学中著名的塞宾公式：
t=0.161v/(s×a)?，其中t是混响时间，v是房间体积，s是房间墙面的总表面积，a是房间表面的平均吸声系数。由塞宾公式可以看出，房间体积越大混响时间越长；平均吸声系数越大，混响时间越短。如体育馆等体积巨大的空间，如果不进行吸声处理的话，混响时间会很长，将严重影响语言清晰度。由于室内吸声与频率有关，不同频率的混响时间也有所不同，房间音质指标常指的是中频混响时间。据研究，就较理想的混响时间而言(中频)，音乐厅为1.8-2.2秒，剧院为1.3-1.5秒，多功能礼堂为1.0-1.4秒，电影院为0.6-1.0秒，教室为0.4-0.8秒，录音室为0.2-0.4秒，体育馆为低于2.0秒。在建筑设计中正确地应用吸声材料可以控制混响时间，保证音质效果满足使用要求。
6)隔声
为了保证室内环境的私密性，降低外界声音的影响，房间之间需要隔声。隔声与吸声是完全不同的概念，好的吸声材料不一定是好的隔声材料。声音进入建筑维护结构有三种形式。1)通过孔洞直接进入。2)声波撞击到墙面引起墙体振动而辐射声音。3)物体撞击地面或墙体产生结构振动而辐射声音。前两种方式为空气声传声，第三种方式是撞击声传声。
描述空气声传声隔声性能的指标是隔声量，隔声量的定义是r=10lg(1/τ)，其中τ是透射声能与入射声能的比，隔声量的单位是db。隔声量可以粗略地理解为墙体两边声音分贝数的差值，但绝对不是差值这样简单。孔洞的隔声量r=0db，隔掉99%声能的隔墙的隔声量是20db，隔掉99.999%声能的隔墙的隔声量是50db。
墙体在不同频率下的隔声量一般并不相同，一般规律是高频隔声量好于低频。不同材料的隔声量频率特性曲线很不相同，为了使用单一指标比较不同材料及构造的隔声性能，人们使用计权隔声量rw。rw是使用标准评价曲线与墙体隔声量频率特性曲线进行比较得到的，标准评价曲线符合人耳低频不敏感的听觉特性。具体评价方法可参见国标gbj121-88“建筑隔声评价标准”。
隔墙隔声存在质量定律，即单层墙越重隔声性能越好，单位面积的质量提高一倍，隔声量提高6db。120砖墙的面密度为260kg/m2，隔声量为46-48db；240砖墙的面密度为520kg/m2，隔声量为52-54db。砖墙墙体过重，结构荷载负担较大，使用黏土砖也不利于耕地保护，因此，轻墙得以广泛使用。为了使轻墙达到良好的隔声性能，需要使用多层墙板内填吸声材料的方法。75龙骨内填玻璃棉的双面双层纸面石膏板墙的面密度只有60kg/m2左右，隔声量可以达到50db。同样面密度的90厚加气混凝土板墙的隔声量只有36db。对于住宅隔声，rw应至少大于45db，最好大于
50db。
描述撞击声传声隔声性能的指标是撞击声压级，它不同于空气声隔声量所表达的“隔掉声音的分贝数”，而是表示在使用标准打击器(一种能够产生标准撞击能量的设备)撞击楼板时，楼下声音的大小。撞击声压级越大表示楼板撞击声传声隔声能力越差，反之越好。撞击声压级反映了人在楼上活动时对楼下房间产生声音的大小。楼板撞击声压级随频率不同而变化，为了使用单一指标比
较不同楼板的隔绝撞击声的性能，人们使用计权撞击声压级lpn，w。lpn，w同样使用标准评价曲线与撞击声隔声频率特性曲线进行比较得到的，具体评价方法可参见国标gbj121-88“建筑隔声评价标准”。
比较理想的住宅楼板计权撞击声压级应小于65db。然而，大量使用的普通10cm厚混凝土楼板计权撞击声压级为80-82db，楼板隔声问题比较严重，住户多有抱怨，谁没有听到楼上的脚步声以及孩子的跑跳声的经历呢？采用浮筑地板的方法可以提高楼板隔声性能，如在结构楼板上铺一层高容重的玻璃棉减振垫层再做40mm厚的混凝土地面，计权撞击声压级可以小于60db。
二、离心玻璃棉在建筑吸声中的应用
1)离心玻璃棉的吸声机理
离心玻璃棉属于多孔吸声材料，具有良好的吸声性能。离心玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙，而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到离心玻璃棉上时，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为热能而损耗。多孔材料吸声的必要条件是?：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。错误认识之一是认为表面粗糙的材料具有吸声性能，其实不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸声能力。错误认识之二是认为材料内部具有大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能，事实上，这些材料由于内部孔洞没有连通性，声波不能深入材料内部振动摩擦，因此吸声系数很小。
测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。
在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将离心玻璃棉等吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。吸声材料吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。离心玻璃棉可以被制成吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等各种建筑吸声构件。
2)影响离心玻璃棉吸声系数的因素
离心玻璃棉对声音中高频有较好的吸声性能。影响离心玻璃棉吸声性能的主要因素是厚度、密度、孔隙率、结构因子和空气流阻等。密度是每立方米材料的重量。孔隙率是材料中孔隙体积和材料总体积之比。结构因子反映离心玻璃棉内部纤维或颗粒排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。空气流阻是单位厚度时材料两侧空气气压和空气流速之比。
空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最重要的因素。流阻太小，说明材料稀疏，空气振动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大，说明材料密实，空气振动难于传入，吸声性能亦下降。
对于离心玻璃棉来讲，吸声性能存在最佳流阻。在实际工程中，测定空气流阻比较困难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控制。1)随着厚度增加，中低频吸声系数显著地增加，但高频变化不大(高频吸收总是较大的)。2)厚度不变，容重增加，中低频吸声系数亦增加；但当容重增加到一定程度时，材料变得密实，流阻大于最佳流阻，吸声系数反而下降。对于厚度超过5cm的容重为
16kg/m3的离心玻璃棉，低频125hz约为0.2，中高频(>500hz)的吸声系数已经接近于1了。当厚度由5cm继续增大时，低频的吸声系数逐渐提高，当厚度大于1m以上时，低频125hz的吸声系数也将接近于1。当5cm厚度不变，容重增大时，离心玻璃棉的低频吸声系数也将不断提高，当容重接近110kg/m3时吸声性能达到最大值，频率125hz处接近0.6-0.7。容重超过120kg/m3时，吸声性
能反而下降，是因为材料变得致密，中高频吸声性能受到很大影响，当容重超过300kg/m3时，吸声性能已经很小了。建筑声学中常用的吸声玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm，容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。
离心玻璃棉的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当玻璃棉板背后有空气层时，与相同厚度无空气层的玻璃棉板吸声效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数将随空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明显了。
使用不同容重的玻璃棉叠和在一起，形成容重逐渐增大的形式，可以获得更大的吸声效果。例如将一层2.5cm厚24kg/m3的棉板与一层2.5cm厚32kg/m3的棉板叠和在一起的吸声效果要好于一层5cm厚32kg/m3的棉板。将24kg/m3的玻璃棉板制成1m长的断面为三角型的尖劈，材料面密度逐渐增大，平均吸声系数可接近于1。
离心玻璃棉在建筑使用中，表面往往要附加有一定透声作用的饰面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等，基本可以保持原来的吸声特性，若饰面的透气性差时，如塑料薄膜，高频吸声特性会下降。论文出处(作者):未知
3)常见的离心玻璃棉吸声建筑构件
离心玻璃棉具有防火、保温、易于切割等优良特性，是建筑吸声最常用的材料之一。但是由于离心玻璃棉表面无装饰性，而且会有纤维洒落，因此必须制成各种吸声构件隐蔽使用。
最常使用也是造价最低廉的构造是纸面穿孔石膏板吊顶或墙面内填离心玻璃棉。纸面穿孔石膏板与墙或顶棚之间存在空气层时可以形成亥姆霍兹共振吸收，一般空气层为5cm、10cm、20cm、40cm，吊顶的空气层可能更大。在空腔内填入离心玻璃棉时，由于玻璃棉本身吸声，共振吸声的效率也提高很多，吸声系数将大大提高，吸声曲线的共振峰的频率范围变宽，中高频吸声性能提高。空腔厚度最大20cm，空腔内填入的玻璃棉只需要5cm厚，容重16-24kg/m3即可达到很好的吸声效果。当然，吸声性能还与穿孔率、孔径、板厚等因素有关。与穿孔纸面石膏板类似的还有穿孔金属板(如铝板)、穿孔木板、穿孔纤维水泥板、穿孔矿棉板等，这些材料的后空腔内填入离心玻璃棉后都能够较大地提高吸声性能。为了防止玻璃棉纤维洒出，需要在穿孔板背后附一层无纺布、桑皮纸等透声织物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。
玻璃棉板经过处理后可以制成吸声吊顶板或吸声墙板。一般常见将80-120kg/m3的玻璃棉板周边经胶水固化处理后外包防火透声织物形成既美观又方便安装的吸声墙板，常见尺寸为1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110kg/m3的玻璃棉的表面上直接喷刷透声装饰材料形成的吸声吊顶板。无论是玻璃棉吸声墙板还是吸声吊顶板，都需要使用高容重的玻璃棉，并经过一定的强化处理，以防止板材变形或过于松软。这一类的建筑材料既有良好的装饰性又保留了离心玻璃棉良好的吸声特性，降噪系数nrc一般可以达到0.85以上。
在体育馆、车间等大空间内，为了吸声降噪，常常使用以离心玻璃棉为主要吸声材料的吸声体。吸声体可以根据要求制成板状、柱状、锥体或其他异型体。吸声体内部填充离心玻璃棉，表面使用透声面层包裹。由于吸声体有多个表面吸声，吸声效率很高。
在道路隔声屏障中，为了防止噪声反射，需要在面向车辆一侧采取吸声措施，往往也使用离心玻璃棉作为填充材料、面层为穿孔金属板的屏障板。为了防止玻璃棉在室外吸水受潮，有时会使用pvc或塑料薄膜包裹。
4)应用离心玻璃棉吸声的一些建筑场所
在一般厅堂中，包括语言、音乐或综合表演用厅堂，如音乐厅、报告厅、剧场、影院、礼堂、体育馆、多功能厅、会议室、演播室、录音室、听音室、排练厅、博物馆、展览馆、ktv包房、办公室、营业厅、接待室、拍卖厅、候车(机)室、审判厅等等场所均需要吸声获得良好的音质；在需
要噪声控制的房间，如餐厅、图书馆、画廊、健身中心、购物中心、酒店大堂、病房、车间等等场所也需要吸声降噪；还有特殊音质要求的民用住宅卧室、书房、家庭影院等等都需要吸声处理。这些场所都可以应用离心玻璃棉进行吸声，当然，同时必须考虑建筑构造、美观、防火、粉尘、清洁等综合因素。
在音乐厅、剧场的后墙面或二层正面的眺台栏杆上常用穿孔板或透声织物为面层的吸声构造，目的是防止出现回声等缺陷。在具有凹曲表面的房间中，为了防止声聚焦而影响音质，需要使用吸声处理。在礼堂、会堂、多功能厅、影院等等场所中，为了保证良好的语言清晰度，必须根据计算在墙面、天花等部位安装吸声材料，对于像体育馆、展览馆、营业厅等这些大体量的房间可能还需要使用空间吸声体。餐厅中，由于人员吵杂，进行吸声装修后可以得到良好的就餐环境，例如麦当劳、肯德基等国外快餐厅比较注重室内吸声处理，配合悦耳的轻音乐显得餐厅安静祥和。录音室、演播室、听音室等音质要求更为严格的场合，必须按照设计要求进行吸声处理。在工业厂房中，为了降低机器轰鸣的噪声，需要使用吸声降噪。在ktv包房中，恰当的吸声处理能够使音乐和歌声更加美妙动听，也能防止由于音箱与歌唱者的话筒距离较近造成的反馈啸叫。
最佳的离心玻璃棉吸声处理是将材料与建筑有机地融合在一起，而不是刻意地为了吸声而
吸声，应在不知不觉中创造良好的声环境。吊顶、墙面、吸声体等都应成为建筑装修中天然的组成部分，良好的声学设计不能让人们感觉吸声材料有些突兀。在一些会堂和报告厅，设计师将玻璃棉软包材料和金属穿孔铝板后附玻璃棉巧妙地应用在装修效果中，再配以祥和的灯光，视觉和听觉都使人得到享受。建筑吸声处理常常被人们忽视，但当因为缺少吸声处理而产生诸多问题时，解决起来又会使人非常头疼。在某政府“一站式”办公改革中，工商、税务、行政等管理部门都集中在一个3000m2的开敞大厅内进行，大厅的吊顶是石膏板吊顶，墙面是光滑的大理石，部门之间是玻璃隔断，室内人声鼎沸，在这样糟糕的声环境中根本无法办理手续。政府要求限期整改，但由于经费、原设计效果的变更、施工对办公使用的影响等多种因素使整改变得比事前进行吸声设计要难的多。
三、离心玻璃棉在墙体隔声中的应用
1)离心璃棉在墙体中的隔声原理
单层墙体因受质量定律的限制，必须是重墙才能获得良好的隔声性能。对于住宅分户墙，为达到国家最低标准rw=40db的要求单层隔墙至少需要100kg/m2以上的面密度(面密度是每平方米墙体的重量)。如果将墙体分成两层或多层，隔声量会显著提高。这是因为，声音撞击到第一层墙板时，透射的部分将进入两层墙板之间空腔，在空腔中来回反射多次后，一部分透射到墙体对面，另一部分被损耗掉。同时，两层之间的腔体有类似弹簧的作用，使墙板系统具有有利于消耗声音的弹性，进一步隔声。如果在腔体中填入离心玻璃棉等吸声材料后，声音传播过程中在腔体中来回反射的声音将被大大衰减，隔声量大为提高。对于120厚的砖墙隔声量从45db左右提高到50db 以上需要重量提高一倍，即需要240砖墙。而对于75轻钢龙骨双面双层12纸面石膏板隔墙而言，只需在腔体内添加一层50厚24kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量就从44db提高到50db。可见，隔墙腔体中的吸声材料对隔声量的影响非常重要。根据测定，使用双层75龙骨的六层12纸面石膏板(三道墙板，每道两层石膏板，共两个龙骨空腔)的轻型墙体内添两层50厚24kkg/m3的玻璃棉，计权隔声量将达到rw=60db，这是半米厚混凝土隔墙的隔声量。
然而，轻型多层板隔墙即使使内填了离心玻璃棉等吸声材料，低频的隔声能力也不能完全和重型墙相比，计权隔声量同样是rw=50db的混凝土墙和轻墙相比，在125hz频率上，混凝土隔墙的隔声量r=40db，而轻墙的隔声量只有23、24db左右。一个有利的因素是，人耳对低频并不敏感，因此在大多语言环境下轻墙完全可以满足隔声要求，但在机械噪声、迪斯科舞厅等低频声音严重的场合必须考虑低频隔声量是否足够。轻墙低频隔声较差的主要原因是墙板比较轻柔，难于阻隔振动幅度较大、波长较长的低频声，同时，空腔中的吸声材料低频吸声性能也比较有限。
2)影响轻钢龙骨轻质板隔墙的隔声性能的因素
龙骨：龙骨弹性越好隔声性能越好，尤其低频隔声量有显著提高。轻钢龙骨的弹性好于木龙骨，故使用轻钢龙骨轻墙比木龙骨轻墙计权隔声量高1-3db。如果采用z型减振龙骨，计权隔声量可以提高1-2db。如果在龙骨上采用s型的减振条，计权隔声量可以提高2db。如果使用两层完全分离的龙骨(龙骨之间没有任何连接)，隔声量能够提高5-7db。龙骨越宽，也就是空腔越大隔声性能越好，100厚龙骨比75厚龙骨计权隔声量提高1db左右。
安装墙板的螺丝钉钉距越稀疏，隔声性能越好，因为稀疏的钉距使墙板连接的刚性变差，据测定，300mm的钉距比250mm的钉距计权隔声量提高0.5db左右，但是钉距不能过于稀疏，因为必须保证墙体的强度。
墙板：在实验中发现，面密度越大同时越薄的墙板隔声性能越好。这是因为，密度越大隔声量越大，越薄则在中高频出现的吻合谷越往高的频率偏移，偏出感兴趣的频率范围之外。例如，同样厚度的75龙骨双面单层25mm厚内填棉的纸面石膏板墙的吻合谷在2500hz，计权隔声量仅为47db，而75龙骨双面双层12mm厚内填棉的纸面石膏板墙的吻合谷在3150hz，吻合效应影响变弱，计权隔声量为50db。对于grc板、硅酸钙板等墙板，由于密度比石膏板大，而厚度比石膏板薄，因此具有更好的隔声性能。另外，使用不同厚度的板材复合，或使用不同材料的板材复合可以将共振和吻合频率错开，有利于提高隔声量，例如使用10mm的grc板与12mm纸面石膏板复合的双面双层填棉轻墙的计权隔声量比两层石膏板的轻墙
高2db，可达52db。
内填棉：内填离心玻璃棉的厚度和容重越大，吸声效果越好，由于声音在空腔来回反射多次而消耗，即使每次反射吸声较小，多次反射的积累效果也非常大，因此5cm厚24kg/m3的离心玻璃棉作为内填吸声材料已经足够了，更厚或更大的密度所带来的隔声增加量非常有限，一般不会提高1db以上的隔声量。但是，2.5cm以下、不足16kg/m3的离心玻璃棉由于过于稀松，吸声性能太差，会使隔声量下降2-3db。5cm厚容重大于40kg/?m3岩棉和玻璃棉的隔声效果是类似的，理论上讲，因为岩棉容重往往大于玻璃棉，隔声略有优势，但很难相差1db，那种认为轻墙中岩棉隔声好于玻璃棉的观点是不正确的。还有一点非常重要，就是空腔中的棉不能满填，这样会造成棉将两层墙板连接在一起，出现声桥，使隔声量下降。填棉时，应尽量保证棉体两边不同时接触板材，以防止声桥。如果使用50mm厚的c型龙骨，那么填棉厚度应小于50mm，如25mm或40mm的岩棉或玻璃棉。有些设计人员认为棉体需要满填、填实在空腔中，和板之间不留空气层，这是不对的。实验表明，满填棉隔声性能将下降1－3db。另外填棉厚度不均、回弹率过大等造成的棉板与两边板材局部或大面积接触都会引起隔声量下降，施工操作中应尽量避免。
板缝和孔洞：隔墙上如果出现缝隙和孔洞，会大大降低隔墙的隔声量。假如隔墙墙体本身的隔声量达到50db，而墙上有万分之一的缝隙和孔洞，则综合隔声量将下降到40db。为了防止石膏板墙和原结构之间的缝隙，通常在墙体四周安装龙骨时垫入塑料弹性胶条。另外，当每面两层石膏板时，应错缝安装，里层可以不勾缝，只对外层勾缝，这对隔墙隔声量影响不大。但是每面一层板时必须勾缝，否则隔声量将会下降12－17db。
施工及其他等因素：以下若干因素对隔声的影响并非墙板本身，而是设计、施工、整体结构等方面疏忽造成的，这些因素有时造成纸面石膏板隔墙隔声量下降非常严重。
①板－板之间空腔内填棉不饱满，或棉钉粘合不牢固，过一段时间后棉体下坠(玻璃棉常出现这种情况)，造成出现填棉缝隙。严重时可能引起3－5db隔声量的下降。
③隔墙外框和房屋结构刚性连接，未按规定垫入弹性垫条，结构受荷变形或结构振动，造成板缝开列，形成缝隙漏声。
④管道穿墙，未按规定要求密封处理，造成孔隙；电器开关盒、插销盒在墙上暗装，未按规定要求做内嵌石膏板盒隔声处理，造成隔声薄弱环节；甚至隔墙两边电器盒对装而不做任何处理，
都会大大降低隔声性能。
⑤在实际建筑物中，两个房间除了隔墙传声外，还有其他途径引起声音从一个房间进入另一个房间，这些途径的传声称为侧向传声，如地面结构传声、侧墙结构传声、门窗传声、管道风道传声等。有些有吊顶的大房间用石膏板隔墙分隔成一些小间，因为先做的吊顶，隔墙只做到吊顶下沿，而没有延伸到结构层楼板底，出现吊顶内的侧向传声，造成房间实际隔声量比隔墙隔声量低很多。
3)应用离心玻璃棉进行隔声处理的场合
离心玻璃棉除了作为轻型墙体的腔体填充材料进行隔声以外，还可以在石膏板、金属板等吊顶内满铺形成隔声吊顶。由于大量轻型屋盖逐渐地广泛使用，越来越多地使用离心玻璃棉作为保温、隔声顶棚或隔声吊顶。国家大剧院巨大的轻型屋盖结构为了隔绝环境噪声和雨噪声就在两层金属屋盖板之间加入了离心玻璃棉板，使隔声量达到42db的要求。
在防火隔声门中，常使用玻璃棉作为内填棉提高隔声性能。在双层隔声门或隔声窗的构造中，需要在两层门或窗四周边安装玻璃棉吸声材料(需要穿孔板或透声织物罩面)形成声闸，提高隔声量。
在道路隔声屏障中，也常常使用玻璃棉作为内添隔声材料。
密封的金属板箱内部贴满玻璃棉等吸声材料可以制成隔声罩为机器设备的降噪。与没有内部吸声材料的隔声罩相比，降噪效果可以提高20db，降噪量达70db。
另外，在一些住宅和公建中，穿过室内的雨水管冲雨噪声或水管由于水压变化形成的水锤振动噪声也使人们非常烦恼。可以使用玻璃棉(须经过防水防潮处理)对管道进行包裹，再使用石膏板或金属板做隔声外层，处理得当，能够获得20db以上降噪量。
四、离心玻璃棉在楼板撞击声隔声中的应用1)楼板撞击声隔声原理
当楼板等建筑构件受到撞击时，振动将在构件及其连接结构内传播，最后通过墙体、顶棚、地面等向房间振动辐射声音。振动在固体中传播时的衰减很小，只要固体构件一直是连接在一起的，振动将会传播很远，将耳朵贴在铁轨上可以听到几公里以外火车行驶的声音就是这个原理。在建筑中振动还有一个特点，就是向四面八方传播，所有有固体连接的部分都会振动，在房间中，由于四周都会振动发声，往往很难辨别振动声源的位置。但是，如果固体构件是脱离的(哪怕只是非常小的缝隙)或构件之间存在弹性的减振垫层，振动的传播将在这些位置处受到极大的阻碍，当使用弹簧或与弹簧效果类似的玻璃棉减振垫层对楼板进行隔振处理后，将提高楼板撞击声隔声的能力。
隔振楼板和下面的支撑弹性垫层构成了一个弹性系统，一般的隔振规律是，楼板越重、垫层弹性越好、静态下沉度(楼板压上去以后的压缩量)越大，隔振效果就越好。8cm厚的混凝土楼板比
4cm的楼板更重，减振效果更好；两层2.5cm厚的离心玻璃棉垫层的静态下沉度大于一层2.5cm厚的同样垫层，减振效果要好一些。压缩后的垫层必须处于弹性范围内，也就是说，将楼板移去后，垫层可以在弹性的作用下恢复原来的厚度，如果垫层被压实而失去回弹性，将失去减振效果。因此，使用离心玻璃棉做减振垫层时，需要使用容重较大的垫层，防止玻璃棉被压实，上层混凝土越厚重，玻璃棉就要越厚，容重也需要越大，一般容重应大于96kg/m3。
在用于隔绝机器振动的减振台或减振地面时需要更加专业的设计，如果设计不当，造成减振系统的固有频率与机器的振动频率接近时，不但不能起到减振作用，还会使振动加大，甚至损坏机器及楼板结构。
2)离心玻璃棉楼板隔声垫层?
楼板撞击声隔声是建筑中最难处理的隔声部分之一。使用玻璃棉减振垫层上面现浇混凝土的做法可以获得20-30db以上的撞击声隔声效果，这种隔振方法叫做浮筑地面。对于住宅，由于层高所限，一般的做法是使用2.5cm厚(压缩后为?2cm左右)96-150kg/m3的离心玻璃棉做垫层，上铺一层塑料布或1mm聚乙烯泡沫做防水层，再灌注4cm厚的混凝土形成浮筑地板。这种做法已经在北京格林小镇房地产开发中得以应用，效果非常良好，经实测，普通水泥地面的lpn，w=78db，这种浮筑地板的lpn，w=56db，隔声性能提高了22db。在有楼板隔声要求的公建中，如演播室、录音室或上部房间为球馆及迪斯科舞厅的地板做法是，使用5cm厚(压缩后为?4.5cm左右)150-200kg/m3的离心玻璃棉做垫层，上铺一层塑料布或1mm聚乙烯泡沫做防水层，再灌注8-10cm厚的混凝土。经实测，这种地面做法的lpn，w达到44db，隔声性能提高了34db。
使用离心玻璃棉做浮筑地板时需非常注意几个问题。一是玻璃棉容重不能过低，否则玻璃棉将被压实，失去回弹性，无法起到减振效果。二是混凝土必须配筋，防止地面断裂，可以采用φ6的钢筋间距20cm排列；配筋时，必须防止刺破防水层而造成混凝土浇灌时玻璃棉渗水。还有一点是，不能出现两层地面之间的硬连接，如水管、钢筋等，这样会导致声桥传声；浇灌地面与墙面连接处应使用玻璃棉、橡胶垫隔开，防止墙体将两层地面连接在一起。
五、离心玻璃棉在空调管道消声中的应用
通风管道中产生的振动噪声和气流噪声是空调系统中较大的问题，在音乐厅、会堂、酒店客房、办公室等空间中往往由于通风系统的问题造成噪声不能达标。使用铁皮风道的通风系统中，管道不能起到良好的消声作用，风机产生的噪声会沿着管道传播到室内。由于铁皮很薄，气流和风机的振动也会使铁皮共振，形成二次噪声。气流喷出风口时，若缺乏有效的消声，也会因摩擦产生风口再生噪声。
为了降低风机产生的噪声，需要使用消声器。常见的消声器是铁皮管道内表面使用玻璃棉加穿孔透声饰面(防止玻璃纤维被气流带走)吸声处理的阻性消声器，消声的原理是利用了吸声材料对气流产生的声阻。阻性消声器按气流通道的几何形状不同，可分为直管式、片式、迷道式、障板式、弯头式等形式。
一般说来，阻性消声器具有良好的中高频消声特性，对低频消声性能较差。为了提高阻性消声器的消声性能，可适当增加消声器中离心玻璃棉吸声材料的容重和厚度，并提高饰面材料的穿孔率。
可以将玻璃棉板直接制成消声
管道，用于管道消声，因为这种产品消声性能好，易于安装，又具有保温隔热性能，被称为“超级风管”。超级风管的内表面需要胶化处理，以防水蒸气渗入，同时防止纤维脱落；外表面粘合一层强度加强的铝薄膜，作为外保护层兼热反射层。使用玻璃棉超级风管的通风系统，由于在管道全长上都有消声作用，因此消声作用非常明显。另外，消声风管在防止房间和房间之间因为管道相通形成的声音串扰方面也有很好效果。
六、离心玻璃棉与其他建筑声学材料的对比
1)离心玻璃棉与岩棉的对比
离心玻璃棉的建筑声学特性与岩棉比较类似，因为离心玻璃棉的纤维比岩棉的纤维更细，因此在相同容重的条件下，前者的声学性能要优于后者，或者说，低容重的离心玻璃棉与高容重的岩棉可能具有相同的声学性能。例如相同厚度的24kg/m3的玻璃棉板与80kg/m3的岩棉板的吸声、隔声、减振(实际使用中需更大的容重)的性能类似。
吸声、隔声、楼板减振应用中，离心玻璃棉可以与岩棉互换使用，施工方法基本一致，造价也
基本相同。例如，作为吸声使用，常用24kg/m3的离心玻璃棉板，也可以使用80kg/m3的岩棉板；作为轻钢龙骨石膏板墙体的内填棉，既可以使用24kg/m3的离心玻璃棉板，也可以使用
80kg/m3的岩棉板；对于住宅浮筑楼板的减振垫层，一般使用96kg/m3的离心玻璃棉板或
150kg/m3以上的岩棉板，使用200kg/m3的离心玻璃棉板可以获得最大的减振效果，但超过
200kg/m3的离心玻璃棉难于生产，由于过于密实，减振效果会出现降低。
2)离心玻璃棉与矿棉板的对比
吸声矿棉天花板的降噪系数一般在0.3-0.4，几乎比离心玻璃棉板低一倍。矿棉板本身具有较好的装饰性，而玻璃棉板需要覆以罩面材料才能在建筑中使用，相比之下造价显然要高出较多。矿棉板每平方米的价格一般在20～30元人民币左右，作为天花或墙面使用的离心玻璃棉板为了防止变形，需要80kg/m3以上的容重，再加上罩面透声防火材料，造价每平米达到200～300元人民币。不考虑价格因素，单从装饰效果和吸声效果两方面来讲，建筑师往往更倾向于离心玻璃棉的成型产品。许多进口离心玻璃棉软包墙板或天花吊顶板因其良好的装饰性、防火性、易于安装性等在市场上非常畅销。
3)离心玻璃棉与植物纤维素喷涂材料的对比
有一种植物纤维喷涂吸声材料除价格以外，在很多方面性能都要优于离心玻璃棉或岩棉，这种材料的代表性产品是美国生产的k13。k13的原料是木材粉碎后并经防火处理的木屑，使用时与特制胶水混合进行喷涂。k13可以喷涂在各种墙面、顶棚等处，干燥固化以后视觉效果类似于普通粉刷白墙。?k13的容重大约100kg/m2左右，5cm厚降噪系数nrc可达0.9。由于k13施工简便、装饰效果佳、吸声效果好，因此美国等发达国家的体育馆、餐馆、演讲大厅等广泛使用。k13在美国已经有50几年的历史了，刚刚进入我国。k13在轻体隔墙的隔声中也具有一定优势，轻钢龙骨纸面石膏板隔墙系统中，安装一面的墙板后，在龙骨空腔中喷涂5cm厚的k13，再安装另一面墙板，这样构造的75龙双面双层12mm纸面纸面石膏板的计权隔声量可达55db，比同样构造的内填玻璃绵的隔墙隔声量提高3-5db。k13之所以具有良好的隔声性能，一是由于喷涂对处理墙板之间的缝隙有密封作用，二是喷涂材料与墙板粘连在一起，增加了墙板的阻尼，使墙板隔声量提高。但是，k13喷涂以后，必须在完全干透以后才能安装外层石膏板，给施工带来一定不便。
4)离心玻璃棉与聚苯、聚氨酯材料的对比
聚苯、聚氨酯(这里指的是闭孔聚氨酯)等材料是良好的保温材料，但不是良好的建筑声学材料。这些材料内部虽有大量孔隙，但相互之间不连通，因此基本没有吸声性能。由于没有吸声性能，在轻型墙体内使用也没有提高隔声量的作用，例如内芯为100mm厚聚苯的压型钢板(钢板厚度
0.5mm，一面一层)的计权隔声量只能达到30db左右，与一层12mm厚的纸面石膏板近似。聚苯、聚氨酯不具有良好的回弹性，当作为楼板垫层时不能起到和玻璃棉一样的减振效果，据测定，
2.5cm厚的聚苯的撞击声隔声改善量最多能达到7db，而且主要隔振频率只有高频。认为聚苯、聚氨酯与玻璃棉一样具有声学性能的认识是错误的，有人认为，使用聚苯作为外墙保温时也起到了隔声作用、使用聚苯做地面采暖保温垫层时也起到地板减振作用，这是不正确的。另外，聚苯、聚氨酯的防火特性也比玻璃棉要差得多。
水煤浆是一种由70％左右的煤粉，30％左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以象油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。 水煤浆由70%左右的煤，30%的水及少量化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉，用于代替煤炭燃用，具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。 以水煤浆为原料的Texaco气化技术 煤炭的主体是有机质，它是结构十分复杂的大分子碳氢化合物。这些有机质的表面具有强烈的疏水性，不易为水所润湿。细煤粉又具有极大的比表面积，在水中很容易自发地彼此聚结，这就使煤粒与水不能密切结合成为一种浆体，在较高浓度时只会形成一种湿的泥团。所以制浆中必需加入少量的化学添加剂，即分散剂，以改变煤粒的表面性质，使煤粒表面紧紧地为添加剂分子和水化膜包围，让煤粒均匀地分散在水中，防止煤粒聚结，并提高水煤浆的流动性。由于各地煤炭的性质千差万别，适用的添加剂会因煤而异，不是一成不变的。 煤浆毕竞是一种固、液两相粗分散体系，煤粒又很容易自发地彼此聚结。在重力或其他外力作用下，很容易发生沉淀。为防止发生硬沉淀，必需加入少量的化学添加剂，即稳定剂。稳定剂有两种作用，一方面使水煤浆具有剪切变稀的流变特性，即当静置存放时水煤浆有较高的粘度，开始流动后粘度又可迅速降下来；另一方面是使沉淀物具有松软的结构，防止产生不可恢复的硬沉淀。 从燃烧角度出发，制浆用煤的挥发分含量不能太低，锅炉用水煤浆时，通常要求>28%，否则煤浆不易稳定着火燃烧。此外，为防止炉内结渣，对于大多数采用固态排渣的炉子，要求煤炭的灰熔点（T2）高于1250℃。至于煤炭的发热量、灰分与硫分指标，则应根据用户的需求而定。至于煤炭的成浆性，则需要对有代表性的煤样进行专门的试验研究后才能判定。一般地说，煤炭的内在水分越低、可磨性越好、煤中氧含量越低，则成浆性越佳。 烯丙基磺酸钠 GB/T 18855-2002 水煤浆技术条件查看 GB/T 18856.1-2002 水煤浆质量试验方法第1部分：水煤浆采样方法查看 GB/T 18856.10-2002 水煤浆质量试验方法第10部分：水煤浆灰熔融性测定方法查看 GB/T 18856.11-2002 水煤浆质量试验方法第11部分：水煤浆碳氢测定方法查看
水煤浆燃烧技术 一、水煤浆概述 水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由60－70%的煤粉、40－30%的水和少量的化学添加剂组成的混合物。它是20世纪70年代世界范围内出现石油危机的时候，人们在寻找以煤代油的过程中发展起来的石油替代技术。水煤浆既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性和稳定性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。 水煤浆的用途十分广泛，它可以像油一样的管运、储存、泵送、雾化和稳定着火燃烧，其热值相当于燃料油的一半，因而可直接替代燃煤、燃油最为工业锅炉或电站的直接燃料；水煤浆还是理想的气化原料，产生的煤气化可以用于煤化工或用于联合循环发电；对于特制的精细水煤浆，还可以作为燃气轮机的燃料使用；可见，水煤浆技术是洁净煤技术的一个重要组成部分，发展水煤浆技术具有十分重要的意义。 （1）替代石油，合理利用我国能源资源 由于水煤浆具有同石油一样的流动和雾化特性，因此，以水煤浆替代石油可以利用原有设备，改动工作量很小，投资小。 （2）解决煤炭运输问题 我国煤炭资源丰富，但地区分布极不平均，北煤南运和西煤东运的局面将长期存在。靠铁路运输既增加了铁路的负担，又对沿途环境造成了污染。发展水煤浆进行管道运输将在很大程度上缓解能源运输的压力和污染问题。 （3）降低煤利用过程中的污染 制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO2都比一般的燃煤锅炉低。同时由于水煤浆中的水分在燃烧时具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。
二、水煤浆的特性 水煤浆作为一种替代燃料，除了具有原有煤的特性，如发热量、灰熔性、各组分含量外，还具有一些特殊的性质要求。 （1）水煤浆的浓度 水煤浆的浓度是指固体煤的质量浓度，它直接影响到水煤浆的着火性能和热值。浓度越大，含水量越少，就越容易点燃且发热量高。但浓度的提高会影响到水煤浆的流动性，通常根据其实际需要和煤质特性，将浓度控制在60－75%之间。（2）水煤浆中煤的粒度 水煤浆中煤的粒度对水煤浆的流变性、稳定性以及燃烧特性影响很大，同时合理的粒径分布还有利于达到较高的水煤浆浓度。一般情况下，煤炭的最大粒径不超过300um，且小于200目（74um）的颗粒含量不小于75%。 （3）水煤浆的流变特性 流变性用于描述非均质流体的流动特性，它是影响水煤浆储存的稳定性输变的流动性、雾化及燃烧效果的重要因素，一般用剪切应力-切变率关系来表示，常用参数为黏度。水煤浆属于非牛顿流体，它的黏度随流动时的速度梯度（即剪切速率）的大小而变。 为了便于利用，在不同的剪切速率或温度下，要求水煤浆能表现出不同的黏度值。当其静止时，要求其表现出高黏度，以利于存放；当其受到外力，则能迅速降低黏度，体现出良好的流动性，也就是具有良好的触变性，或者说是“剪切变稀”的特性。同时，水煤浆还需要类似于油的黏温特性，升温后，黏度明显降低，易于雾化，可以提高燃烧效率。 （4）水煤浆的稳定性 作为一种固、液两相的混合物，水煤浆很容易发生固液分离、生成沉淀物的现象。水煤浆的稳定性是指其维持不产生硬沉淀的性能，所谓硬沉淀，就是无法通过搅拌是水煤浆重新恢复均匀状态的沉淀，反之称为软沉淀。一般工业要求的水煤浆存放稳定期是三个月。 以上水煤浆的特性是衡量水煤浆质量的重要指标，但由于其中有些特性之间是相互制约的，如浓度高会引起黏度增大，流动性变差；黏度低有利于泵送、雾化和燃烧，却会使稳定性降低等。因此，必须根据水煤浆的实际用途，来协调其各个性质参数，目前主要的水煤浆种类、特性及用途如表3-10所示。
吸声材料 吸声材料 sound-absorbing material 具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料。吸声材料按吸声机理分为：①靠从表面至内部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料，以吸收中高频声波为主，有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品以及多孔结构的开孔型泡沫塑料和膨胀珍珠岩制品。②靠共振作用吸声的柔性材料（如闭孔型泡沫塑料，吸收中频）、膜状材料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中频）、板状材料（如胶合板、硬质纤维板、石棉水泥板和石膏板，吸收低频）和穿孔板(各种板状材料或金属板上打孔而制得，吸收中频)。以上材料复合使用，可扩大吸声范围，提高吸声系数。用装饰吸声板贴壁或吊顶，多孔材料和穿孔板或膜状材料组合装于墙面，甚至采用浮云式悬挂，都可改善室内音质，控制噪声。多孔材料除吸收空气声外，还能减弱固体声和空室气声所引起的振动。将多孔材料填入各种板状材料组成的复合结构内，可提高隔声能力并减轻结构重量。 对入射声能有吸收作用的材料。吸声材料主要用于控制和调整室内的混响时间，消除回声，以改善室内的听闻条件；用于降低喧闹场所的噪声，以改善生活环境和劳动条件（见吸声降噪）；还广泛用于降低通风空调管道的噪声。吸声材料按其物理性能和吸声方式可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。后者包
括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄板吸声结构和柔顺材料等。 选用吸声材料，首先应从吸声特性方面来确定合乎要求的材料，同时还要结合防火、防潮、防蛀、强度、外观、建筑内部装修等要求，综合考虑进行选择。 吸声系数材料的吸声性能常用吸声系数妶表示。入射到材料表面的声波,一部分被反射,一部分透入材料内部而被吸收。被材料吸收的声能与入射声能的比值,称为吸声系数。对于全反射面，妶=0；对于全吸收面，妶=1；一般材料的吸声系数在0～1之间。材料吸声系数的大小与声波的入射角有关，随入射声波的频率而异。以频率为横坐标，吸声系数为纵坐标绘出的曲线，称为材料吸声频谱。它反映了材料对不同频率声波的吸收特性。测定吸声系数通常采用混响室法和驻波管法。混响室法测得的为声波无规则入射时的吸声系数，它的测量条件比较接近实际声场，因此常用此法测得的数据作为实际设计的依据。驻波管法测得的是声波垂直入射时的吸声系数，通常用于产品质量控制、检验和吸声材料的研制分析。混响室法测得的吸声系数，一般高于驻波管法。 多孔性吸声材料这类材料的物理结构特征是材料内部有 大量的、互相贯通的、向外敞开的微孔，即材料具有一定的透气性。工程上广泛使用的有纤维材料和灰泥材料两大类。前者包括玻璃棉和矿渣棉或以此类材料为主要原料制成的各种吸声板材或吸声构件等；后者包括微孔砖和颗粒性矿渣吸声砖等。
耐热金属材料机械性能影响因素 摘要：本文主要根据实践经验进行研究分析，对金属材料的机械性能所产生的影响一般具有几方面的重要因素，例如，蠕变极限、焊接工艺、在金属材料当中所产生的化学成分等，所以通过对这些因素的分析，提出了相应的解决措施。 关键词：耐热金属材料；机械性能；蠕变极限；化学成分 引言 在很多企业中譬如说航空、电力、冶金、化工、石油等，这些行业中材料都是在比较高的温度背景下运行，所以必须利用耐高温的金属原料。在耐高温的金属原料的运行背景下，耐高温的金属原料必须具备以下两个方面的性能，金属原料在高温下具有稳定的化学性和高温强度。必须要仔细研习解析耐高温原料的影响元素，才能根据原因运用适当的方法以便提升耐高温金属原料的机械能力。 一、探讨耐热金属材料机械性能影响原因的意义 如果从耐热金属材料所使用的环境观察，其性能主要包括在两个方面，也就是它的高温强度以及它的化学稳定性能。但是，如果要是针对耐热金属材料，就必须要认真的分析研究它主要的影响因素，再根据具体原因采用相应的解决措施，从而提高金属材料的性能。耐热材料指的是具有蠕变变形小、断裂强度高等特点，同时在正常的使用过程中必须要具有一定的稳定性。然而在使用耐热材料的一些设备时，其设计概念却产生了一定的变化，曾经把坚决不破坏的设计思想是作为一个安全寿命进行设计的，从思想上主要是以安全设计以及允许损伤设计进行转变的。所谓运行安全设计指的是当局部材料出现破损时，其余下的部分仍然可以承受起破损部位的应力，而不会导致全部的零件出现破损情况，而设计允许损伤时主要是通过假设情况下出现裂纹，而当裂纹在扩展期间内的设备则仍然可以继续使用，对此，基于这种思想变化，对于开发者在设计考虑方法时就必须要做相应的转变，也就是要从一种材料的耐高温度以及对它蠕变的强度极限选择材料，找对方向。 二、耐热金属材料的性能特点 一般耐热的金属材料通常是与能源相关的条件下相互作用的，主要可以分成两种，（1）在静止状态下所应用的部件，例如有喷钼、材料电池电解质、透平叶片、人造卫星使用的热防护板等，但是如果根据卡诺循环基理观察，如果是有关能源的使用材料其温度越高，它的使用效率也会越高，当应用棱聚变能的状态时，如果所使用的温度过高时，其要求也会越高。（2）有动作机械部件，也就是透平喷气发动机可以对其使用离心力的部件。它的具体要求就是必须要具有蠕变性能以及抗氧化的性能。此外，如果要更好的使用自然能源，在各方面的要求上也会更为严格，如果要使用复合材料，也就是这种耐热结构的材料。通常情况下，如果金属材料在一定的室温下，其变形以及塑性主要是根据位错运动实现的，一般晶界的强调会很高，所以当位错运动时它就会具有很大阻力，因此，在室温下的
第41卷第3期2010年5月 锅 炉 技 术 BOIL ER TECHNOLO GY Vol.41,No.3May.,2010 收稿日期:2009209215 作者简介:代淑兰(19762),女,汉族,河北省定州市人,讲师,博士,研究方向为复杂流场数值模拟研究。 文章编号: CN3121508(2010)0520076205 水煤浆的流变特性研究进展 代淑兰1,陈良勇2,代少辉3 (1.中北大学化工与环境学院,山西太原030051; 2.东南大学能源与环境学院,江苏南京210096; 3.宿迁中天建设工程有限公司,江苏宿迁223600) 关键词: 水煤浆;流变特性;流变机理 摘 要: 总结了水煤浆流变特性的国内外研究进展,对水煤浆的流变学属性、流变特性的研究方法、流变特性的影响因素和流变机理等方面的研究现状和研究成果进行了概述,重点对水煤浆流变特性的影响因素和流变机理的研究进展进行了详细地阐述,指出了目前水煤浆流变特性研究中存在的问题,探讨性地提出了今后的研究方向。 中图分类号: O 373 文献标识码: B 0 前 言 水煤浆是由质量份额60%～70%的煤粉、30%～40%的水和少量添加剂混合构成的液固两相悬浮体系,是一种新型的煤基流体燃料,在煤的燃烧和气化等洁净煤技术领域应用广泛。水煤浆具有和石油相似的流动性和稳定性,可方便地实现储存、管道输送、雾化和燃烧,具有节能、环保和综合利用煤泥等多种效益,受到各国工业界的高度重视。 水煤浆的流变特性主要研究浆体的流动和变形,即剪切速率与剪切应力之间的关系,或剪切速率与表观粘度之间的关系。水煤浆的流变特性影响到储存稳定性、输送过程的流动性和雾化过程的可雾化性及炉内的可燃性等重要工艺过程[1],而水煤浆的流变数据是分析和确定浆体流动规律的基础数据,是输送管道设计和运行参数选择的重要依据。 1 水煤浆的流变学属性及对流变特性的 要求 1.1流变学属性 水煤浆属于复杂的多相悬浮体系,施加剪切 应力产生的速率梯度受到其内部物理结构变化的影响,反过来内部的物理结构又会因剪切作用 而引起变化,因此水煤浆的流变特性呈现复杂多样性。从目前的研究看,水煤浆涵盖了牛顿流体和几乎各种类型的非牛顿流体。由于具有较高的固相含量、相对较小的煤粉颗粒以及添加剂的加入使煤粉颗粒与水紧密结合形成网状结构,多数水煤浆表现出显著的非牛顿流体特性。水煤浆的非牛顿流体特性通常具有如下特点:非单相性,即流变特性要用多个参数来表示;非单值性,粘度随剪切应力发生变化;非可逆性,粘度与剪切作用的持续时间有关,即表现出一定的触变性[2]。多数工业用水煤浆存在屈服应力,在低剪切速率和高剪切速率下均呈现牛顿流体特性,在中等剪切速率下呈现剪切稀化特性,只有极少呈现胀流性流体特性。 描述水煤浆流变特性常用的经验模型有[2]:牛顿流体: τ=μγ(1) 宾汉塑性模型:τ=τy +p γ (2)幂率模型: τ=K γn (3)屈服?幂率模型: τ=τy +K γn (4)Casson 模型: τ0.5=τy 0.5+(p γ )0.5(5)
离心玻璃棉的建筑声学特征及应用 离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,就是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,有利于提高语言清晰度,也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉,不但起到良好的保温作用,还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能,有利于隔绝噪声,也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用,有利于降低管道中气流与机械振动产生的噪声,使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性,可以作为楼板减振垫层的主要材料,显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。? 离心玻璃棉的声学特性不但与厚度与容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉 相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品 对比,以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。 一、建筑声学的基本概念 1)声音???物体的振动产生“声”,振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音,声音就是物理现象,不同的声音人们有不同的感受,相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞,但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,她人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其她物理声学,主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及的问题不局限于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。? 人耳的听觉下限就是0db,低于15dｂ的环境就是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村 的夜晚大多就是25-3０ｄb,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其她感觉 一片宁静,这也就是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30－35dｂ,如果您住在繁华的闹市区或就是交通干线附近,将不得不忍受40-50ｄb(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居就是一位不通情达理的人,夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约就是6０-7０db,大声呼喊可达１00db。 在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音将达到70-80db,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般就是１２０db,超过120dｂ的声音会造成听觉器官的损伤,140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过1２0ｄb的声音。?人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉１dｂ的声音变化,3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10ｄb时,较小的声音因掩蔽而难于被听到与理解,由于掩蔽效应,在90-10０db的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围就是2０-20kｈz。人耳耳道类似一个２-3cm的小管,由于频率共振的原因,在200０-3００0ｈz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言与交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为,50０hz以下为低频,５00ｈz-２0０0hz为中频,2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频与高频的声音响。? 2)频率特性??声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量与描述声音频率特性,人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程与1/3倍频程。倍频程的中心频率就是3１、5、63、125、250、５00、１k、２ｋ、４k、８k、１6kｈz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍,因此被称为倍频程,而且后一个频率的频率带宽也就是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下,将频率更细地划分,形成1/3倍频程,也就就是把每个倍频程再划分成三个频带,中心频率就是２0、31、5、4０、5０、６3、８0、１00、125、16０、200、250、31５、400、500、630、8０0、1ｋ、1、25ｋ、1、6k、2k、2、5ｋ、3、15k、4k、５ｋ、6、3k、8k、10k、12、5k、16k、２０ｋhz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的2１/３倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在10０hz到5khz。如果将声音的频 率分量绘制成曲线就形成了频谱。 对于各种建筑声学材料来讲,不同频率条件下声学性能就是不同的。有的材料具有良好的高频吸
影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响
水煤浆技术的应用现状及发展趋势 摘要本文概述水煤浆技术在国内外的发展应用现状和趋势，分析水煤浆代油代气燃烧技术的主要优缺点、市场前景和趋势，通过对水煤浆的技术经济、环境评价．指出目前我国水煤浆技术发展存在的主要障中国是能源生产和消费大国，也是目前世界上少数几个一次能源以煤为主的国家之一。从能源资源条件看，我国煤炭资源丰富，占化石能源资源的94．3％以上，石油、天然气相对短缺。随着能源科技和中国经济的快速发展，优质能源需求不断增加，石油、天然气消费呈现加速增长态势。2001年中国净进口石油约7000万t，据有关部门预测，“十五”期间及未来的10～20年，我国石油需求仍将呈现强劲增长趋势。而国内原油产量将维持在I．6～1．9亿吨水平，供需缺口将进一步加大。如果完全依靠进口，到2020年我国石油对国际市场的依赖程度将高达50％以上，超过40％的警戒线，对国家能源安全造成很大威胁。面对日趋严峻的石油供求形势和国际油价变动的不确定性，亟需从我国经济发展全局出发，结合我国资源、技术和经济条件，寻求行之有效的替代技术，以缓解我困石油进口压力，保持国民经济的持续发展，保障能源与经济安全。持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品。水煤浆技术包括水煤浆制各、储运、燃烧等关键技术，是一项涉及多门学科的系统技术。水煤浆具有燃烧效率高，污染物排放低等特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧，亦可作为气化原料，用于生产合成氨、合成甲醇等。水煤浆技术是我国现行阶段适
宜的代油、环保、节能技术。发展水煤浆技术，用煤制取清洁燃料，以煤代油，20世纪七十年代世界石油危机后，西方发达国家如美国、加拿大、日本、英国、法国、
多孔吸声材料 多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括各种纤维材料：超细玻璃棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维，棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。纤维材料很少直接以松散状使用，通常用胶黏剂制成毡片或板材，如玻璃棉毡（板）、岩棉板、矿棉板、木丝板、软质纤维板凳。微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。泡沫塑料，如果其中的空隙相互连通并通向外表，可作为多孔吸声材料。 一、多孔材料的吸声机理 多孔吸声材料具有良好吸声性能的而原因，不是因为表面的粗糙，而是因为多孔材料具有大量内外两桶的微小空隙和空洞。图12-1（a）表示了粗糙表面和多孔材料的差别。那种认为粗糙墙面（如拉毛水泥）吸声好的概念是错误的。当声波入射到多孔材料上，声波能顺着微孔进入材料的内部，引起空隙中空气的振动。由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的抹茶和热传导作用等，使相当一部分声能转化为热能而被损耗。因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸收声能。这一点与某些隔热保温材料的要求不同。如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料以及加气混凝土等材料，内部也有大量气孔，但大部分单个闭合，互补连通（见图12-1b），他们可以作为隔热温饱材料，但吸声小郭却不好。 二、影响多孔材料吸声系数的因素 多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声。影响和控制多孔材料吸声特性的因素，主要是材料的孔隙率、结构因子和空气流阻。孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之比。结构因子是有多孔材料结构特性所决定的物理量。空气流阻反应了空气通过多孔材料阻力的大小。三则中以空气阻留最为重要，它定义为：当稳定气流通过多孔材料时，材料两面的静压差和气流线速度之比。单位厚度材料的流阻，称为“比流阻”。当材料厚度不大时，比流阻越大，说明空气穿透两就小，牺牲性能就下降，但比流阻大小，声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低，吸声性能就会下降。所以，多孔材料存在最佳流阻。当材料厚度充分大，比流阻小，则吸声就打。 在实际工程中，测定材料的流阻、孔隙率通常有困难，但可以通过表现密度加以粗略控制。同一种纤维材料，表观密度（即“密度”）越大，，孔隙率越小，比流阻越大。图12-2表示了不同厚度和密度的超细玻璃棉的吸声系数。从图中可以看出，随着厚度增加，中低频吸声系数显著增加，高频变化不大，总有较大的吸收。厚度不变，增加密度，也可以提高中低频吸声系数，不过比增加厚度的效果小。在同样用料情况下，当厚度不受限制时，多孔材料以松散为宜。密度继续增加，材料密实会引起流阻增大，减少空气穿透量，引起吸声系数下降，所以
三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。
水煤浆管道设计浅析 管道室 史伟 2009年11月西安
【摘要】：本文针对水煤浆的特性，简要探讨了水煤浆管道布置中应考虑的一些主要问题并提出见解，以供相关工程设计人员参考。 【关键词】：水煤浆、流动特性、腐蚀分析、管道布置 水煤浆作为一种可输送的、特别的物料形式，目前广泛应用于煤制甲醇，煤制燃气，煤制油，煤制烯烃等煤化工项目中。水煤浆的制备与输送是整个项目中的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个装置运行的好坏。 1．水煤浆的特性 1.1水煤浆的浓度和粒度分布： 水煤浆属于煤粉悬浮体系，特性除与原煤性质有关外，其粒度分布也将直接影响水煤浆的物理和工艺特性。常用水煤浆的质量分数60 %～65 %，浓度太低会导致稳定性变差，不能满足输送和生产要求。汽化装置中水煤浆浓度过低，会导致热能浪费，提高生产成本，同时还可能使合成气过氧，造成安全隐患。水煤浆粒度分布主要与进磨机的原煤量、原煤粒度、磨机的级配、生产负荷等因素有关；煤浆浓度主要跟原煤性质、粒度分布、分散剂等因素有关。纯粹的细粒子并不能制成高浓度的水煤浆，必须将粗细粒子适当搭配，使体系具有足够宽的粒度分布和适宜的分布结构，造成溶液中不同粒子间的相互镶嵌才有利于制备高浓度的水煤浆，同时也有利于水煤浆性能稳定。 1.2水煤浆的流动特性： 水煤浆的流动情况非常复杂,不仅受到液固两相密度、固相含量、流速变化以及管道形状和布置方式的影响,而且还受到固体颗粒尺寸的影响。高浓度水煤浆作为一种均质悬浮液在管内流动时不满足剪切应力与剪切应变的线性关系，属于非牛顿流体。牛顿流体在固体壁面流动时,壁面上的流体贴附于壁面上而不会滑移。而非牛顿流体在非均匀应力场中流动会诱发大分子离开边壁向中心漂移,使紧贴壁面流体的大分子浓度降低,因此粘度也降低。霍国胜等认为液体在流动过程中要考虑滑移的依据是流动速度是否超过临界流速,若超过临界流速,则出现滑移,出现滑移就能实现减阻.水煤浆在管道中流动由于滑移产生减阻现象,其实质是由于煤粉颗粒向管中心主流区域漂移,致使管内壁面处形成一层煤粉浓度很低,粘度显著下降而剪切速率很大的薄层(称为滑移层)，随着水煤浆滑移层厚度的增加，水煤浆减阻现象明显。在工程设计中，正是利用水煤浆的滑移减阻特性，来优化水煤浆的输送，减少输送过程中对管道的磨蚀和堵塞现象的发生。
水煤浆应用技术综述 杨再成、欧伟宝、钱国俊、李东涛、姚丽、龙巧云、王中红 杭州华电华源环境工程有限公司能源研究所 1、前言 众所周知，我国化石能源结构十分不合理，从已探明的储量中，煤炭占92.94%，石油占5.35%，天然气占1.71%，其构成特点是富煤、贫油、少气。由于燃烧油不足，每年需从国外进口大量原油、重油，而且比重越来越大。仅2004年就进口原油1亿多吨，重油2000 多万吨，而当年我国的石油产量仅1.75亿吨。不仅占用国家大量宝贵外汇，同时进口的高含硫油产生的废气严重污染了环境，更严重的是给国家能源安全性造成危险。 上世纪八十年代起，国家经委就有一个压油办，意在压缩燃料用油的消耗。水煤浆作为一种代油燃料从它立项研究开始，一直得到国家有关部门的支持。煤炭部一直致力于推动水煤浆的研究和工业方面应用。江泽民等国家领导人也曾亲临水煤浆锅炉现场视察，并指出“对水煤浆的重要性，要提到战略高度来认识”。水煤浆技术开发和产业被明确列入国家重点鼓励发展的技术和产业。作为代油燃料多次被国家有关文件肯定。今年6月，全国人大办公厅就“发展新型替代能源——水煤浆的建议”下达给国家发改委重点办理。即将由财政部、国税总局、国家环保总局、国家电网公司出台的有关政策必将给水煤浆产业的发展带来新的机遇。 2、水煤浆工业应用的几个里程碑 第一座按水煤浆燃料设计的锅炉应是北京东城区的北京印染厂由杭州锅炉厂和中科院合作生产的20t/h蒸汽锅炉。但对水煤浆工业应用影响最大却是下面几个项目，其在水煤浆工业应用史上具有里程碑意义。 （1）山东白洋河电厂油炉改烧水煤浆项目： 从1990年立项到1998年国家鉴定历经8年，为四角切向燃烧水煤浆成功应用于220t/h高压电站锅炉立下了第一座丰碑。 （2）北京燕山石化三电站新建220t/h高压锅炉：
多孔吸声材料的吸声原理及其分类 一、多孔材料的吸声原理 惠更斯原理:声源的振动引起波动,波动的传播是由于介质中质点间的相互作用。在连续介质中,任何一点的振动,都将直接引起邻近质点的振动。声波在空气中的传播满足其原理。 多孔吸声材料具有许多微小的间隙和连续的气泡,因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料表面时,主要是两种机理引起声波的衰减:首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动,造成和孔壁的摩擦,紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来,由于摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,反射声减弱达到吸声的目的;其次,小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失,也使声能衰减。另外,高频声波可使空隙间空气质点的振动速度加快,空气与孔壁的热交换也加快。这就使多孔材料具有良好的高频吸声性能。 二、多孔吸声材料的分类多孔吸声材料按其选材的柔顺程度分为柔顺性和非柔顺性材料,其中柔顺性吸声材料主要是通过骨架内部摩擦、空气摩擦和热交换来达到吸声的效果;非柔顺性材料主要靠空气的粘滞性来达到吸声的功能。多孔吸声材料按其选材的物理特性和外观主要分为有机纤维材料,无机纤维材料,吸声金属材料和泡沫材料四大类。 1 有机纤维材料 早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料。有机合成纤维材料主要是化学纤维,如晴纶棉、涤纶棉等。这些材料在中、高频范围内具有良好的吸声性能,但防火、防腐、防潮等性能较差。除此之外,文献还对纺织类纤维超高频声波的吸声性能进行了研究,证实在超高频声波场中,这种纤维材料基本上没有任何吸声作用。 2 无机纤维材料 无机纤维材料不断问世,如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。这类材料不仅具有良好的吸声性能,而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉等特性,从而替代了天然纤维的吸声材料,在声学工程中获得广泛的应用。但无机纤维吸声材料存在性脆易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地松软需外加复杂的保护材料等缺点。 3 金属吸声材料 金属吸声材料是一种新型实用工程材料,于七十年代后期出现于发达工业国家。如今比较典型的金属材料是铝纤维吸声板和变截面金属纤维材料。其中铝纤维吸声板具有如下特点: (1) 超薄轻质,吸声性能优异。
1.0影响材料性能的因素 2.01.1碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提高，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提高将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促进珠光体生成元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较高的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制
水煤浆及水煤浆锅炉常见问题解答 1. 什么是水煤浆？ 答：水煤浆是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，利用煤泥和工业废水等研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。 3.制造水煤浆的原煤种类和规格 答：制备水煤浆原料煤，一般尽量选择低灰、低硫、低水分、中高发热量、高挥发分、高灰熔点的优质动力煤。如气煤、肥煤、长焰煤、弱粘煤、不粘煤等煤种均可作为制备水煤浆的原料煤种。原料煤经洗选加工，用浮选精煤或水洗精煤制浆。 4.水煤浆的生产工艺流程 5.水煤浆的燃烧特性 答：水煤浆具有雾化性能好、98%以上能充分燃烧的特性，达到设计要求，燃烧排放产生的数据为：二氧化硫160mg/Nm3，烟尘45.5mg/ Nm3，格林曼黑度＜1。而国家标准为：二氧化硫900mg/Nm3，烟尘150mg/ Nm3，格林曼黑度＜1。
排放的收费暂按0.6元/kg计算 SO 2 ＝73.4×1000×0.6＝4.4万元 煤炉 SO2 ＝14.4×1000×0.6＝0.86万元 水煤浆炉 SO2 ＝79.2×1000×0.6＝4.75万元 油炉 SO2 8.水煤浆如何降低硫的排放 答：从生产至使用共分四道脱硫工序 1.选用优质低硫动力煤，从源头上降低产品的含硫量 2.原煤经浮选或水洗祛除杂质 3.制浆过程加入一定的添加剂后可以在燃烧过程中实现水煤浆脱硫 4.水煤浆在制备过程中需加入一定量的水，从而降低水煤浆整体含硫量比 例 9.碳指标排放交易在当今社会的现状及水煤浆节约的碳指标？ 答：据悉，国际市场上碳排放交易价格一般在每吨17欧元左右，而国内的交易价格在8至10欧元左右。 在未来2年内，碳排放交易将大幅增长。在欧洲，从现在至2012年，碳排放价格将维持在12至15欧元之间。如果是这样，从事碳排放交易的公司将会为投资者赚上一笔不小的利润。 由于水煤浆自身的特性，在生产过程中要加入30%的水，每使用1吨水煤浆相比煤的碳排放就少1.08吨，按国内碳指标排放交易价8欧元计算可节约人民
吸声机理 按吸声机理的差异，吸声材料可分为共振吸声材料和多孔吸声材料两大类。 共振吸声材料相当于多个亥姆霍兹吸声共振器并联而成的共振吸声结构。当声波垂直入射到材料表面时，材料内及周围的空气随声波一起来回振动，相当于一个活塞，它反抗体积速度的变化是个惯性量。材料与壁面间的空气层相当于一个弹簧，它可以起到阻止声压变化的作用。不同频率的声波人射时，这种共振系统会产生不同的响应。当入射声波的频率接近系统的固有频率时，系统内空气的振动很强烈，声能大量损耗，即声吸收最大。相反，当入射声波的频率远离系统固有的共振频率时，系统内空气的振动很弱，因此吸声的作用很小。可见，这种共振吸声结构的吸声系数随频率而变化，最高吸声作用出现在系统的共振频率处。 多孔材料内部具有大量细微孔隙，孔隙间彼此贯通，孔隙深人材料内部且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射掉，另一部分则透入到材料内部向前传播。在传播过程中，引起孔隙的空气运动，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而耗散掉。同时，小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失也使声能衰减。此外，声波在钢性壁面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透射到空气中，一部分又反射回材料内部。声波通过这种反复传播，使能量不断转换耗散，如此反复，直到平衡，进一步降低了部分声能。 吸声系数测量系统 SZZB驻波管法吸声系数测量原理：在驻波管一端的扬声器发出一个单频正弦波，声波沿管道传播，在试件端产生反射波，反射波的强度和相位与试件的声学特性有关。反射波与入射波相加，在管内产生驻波。移动探管的位置测量驻波比，最后根据驻波比计算材料的吸声系数。SZZB驻波管法吸声系数测量系统的配置：阻抗管吸声系数测量软件数据采集器功率放大器传声器前置放大器程控信号发生器SZZB驻波管法吸声系数测量系统的应用：驻波管法吸声系数测量系统根据国家标准而设计，采用不锈钢管制作，具有良好的隔声性能。它支持GB/T-18696.1 、ISO 10534-1 和ASTM E1050-98 等国家或国际标准，用于测量材料的声学特性，如材料的吸声系数、声阻抗等。在建筑声学设计中，设计师需要知道各种材料的声学特性，以便计算室内的混响时间；在汽车设计中，工程师用车内材料的声学特性计算车内降噪的效果。SZZB 驻波管测量系统被广泛应用在新材料的研究中，在大学的物理和声学实验中被广泛应用。SZZB 驻波管法吸声系数测量系统的技术参数： 1.符合国家或国际标准：满足GB/T-18696.1，ISO 10534-1和ASTM E1050-98等标准的要求。 2.频率测量范围：100～6300Hz (其中低频管的测量上限为2000Hz，高频管的测量上限为6300Hz。) 3.内置专用测试传声器：灵敏度为30mV/Pa。 4.声源：动圈式扬声器，阻抗8欧
影响材料力学性能测试的因素 1 拉伸实验强度和延性丈量的准确度和偏向取决于能否严厉恪守指定实验办法并受设备和材料要素、试样制备和实验、丈量误差的影响。 2 关于相同材料的复验协商分歧取决于材料的平均性、试样制备的反复性、实验条件和拉伸实验参数的测定。 3 可影响实验结果的设备要素包括：拉伸实验机的刚性、减震才能、固有的频率和运动部件重量;力的指针准确度和实验机不同范围内力的运用;恰当的加力速度、用适宜的力使试样对中、夹具的平行度、夹持力、控制力的大小、引伸计的适用性和标定、热的消散(经过夹具、引伸计或辅助安装)等等。 4 能影响实验结果的材料要素包括：实验材料的代表性和平均性、试样型式、试样制备(外表光亮度，尺寸准确度，标距端部过渡圆弧，标距内锥度，弯曲试样，螺纹质量等等)。 a、有些材料对试样外表光亮度十分敏感(见注8) 必需研磨至理想光亮度，或者抛光至得到正确结果。 b、关于铸造的、轧制的、锻造的或其他非加工外表状态的试样，实验结果可能受外表特性影响(见注14)。 c、取自部件或构件隶属部位的试样，像外延局部或冒口，或者独立消费的铸件(例如, 脊形试块)可能产生不具部件或构件代表性的实验结果。 d、试样尺寸可能影响实验结果。关于圆柱形的或矩形的试样，改动试样尺寸普通对屈从强度和抗拉强度影响很小，但假如呈现改动，则可影响上屈从强度、伸长率和断面收缩率。用下式比拟不同试样测定的伸长率值： L0/(A0)1 / 2 ( 1) 其中： L0 = 试样的原始标距 A0 = 试样的原始横截面积 1 具有较小的L0/(A0)1 / 2 比值的试样普通会得出较大的伸长率和断面收缩率，例如矩形拉伸试样的宽度或厚度增加后，状况即如此。 2 坚持L0/(A0)1 / 2r比值固定最小值，但影响不大。由于增加图8比例试样的尺寸可发现伸长率和面积收缩有所增加或减少，这取决于材料和实验条件。 e、标距内有一个允许的1 %的锥度可招致伸长率值降低。1 %的锥度会使伸长率降低15 % 。