تحقیق بررسی مفهوم جذب انرژي

دسته بندي : فنی و مهندسی » مهندسی شیمی
تحقيق بررسي مفهوم جذب انرژي در 30 صفحه ورد قابل ويرايش

تعريف جذب

مفهوم جذب [1]در آكوستيك اتلاف انرژي به هنگام برخورد موج صدا به يك سطح و سپس انعكاس آن است. كلمة «جذب» رااغلب اشخاص عادي براي بيان عمل يك اسفنج هنگامي كه آب را به خود مي كشد، به كار مي گيرند، كه اين معنا شامل آكوستيك نمي شود. آب جذب شده توسط اسفنج دوباره در دسترس خواهد بود، اما نوفه «جذب» شده توسط آكوستيك تايل را نمي توان دوباره به دست آورد. زيرا به صورت حرارت تلف شده است. مفهوم جذب آكوستيكي در درجه نخست شامل فضاهاي داخلي مي شود. اگر ديواري وجود نداشته باشد، صدا فقط در اثر افزايش فاصله منبع كاهش مي يابد.

اگر فرض كنيم كه يك موج با انرژي تابشي معيني با زاويه اي تصادفي به سطحي برخورد كند، مقداري از انرژي تابشي به طرف محيطي كه سرچشمه شعاع تابشي در آن قرار گرفته است، منعكس مي شود و بقيه انرژي تابشي به داخل مادة سطح مزبور نفوذ و غالباً از ميان آن عبور مي كند. با استفاده از روش شعاعي ضريب جذب به صورت زير تعريف مي شود

انرژي باز تابشي-1






انرژي تابشي

بنابراين ضريب جذب نمايانگر نسبتي از انرژي صوتي تلف شده به انرژي سرچشمه صداست كه مقدار آن از صفر تا يك متغير است( يعني از صفر تا صددرصد) بنابراين اگر ضريب جذب مساوي صفر باشد، به اين معناست كه انرژي تلف شده و تمام صدا در فضايي كه سرچشمه در آن است باقي مي ماند. اين بدان معني است كه تمام ديوارهاياز نظر آكوستيكي «سخت» هستند و انرژي باتابيده شده با انرژي تابشي برابر است. همان طور كه اين ضريب به سمت 1.0 ميل مي كند، يعني انرژي بيشتر و بيشتر تلف شده است و انرژي بازتابشي رفته رفته جزء كوچكتري از انرژي تابيده شده خوهد شد. از نظر آكوستيكي به چنين سطحي «نرم» گفته مي شود.

به طريق مشابه ضريب عبوري را مي توان به صورت زير تعريف كرد:

انرژي عبور كرده - 1








انرژي تابشي

انرژي كلي از جمع ضريب جذب و ضريب عبوري به صورت زير به دست مي آيد.



از اتلافي كه به علت اصطحكاك به وجود مي آيد (تبديل به حرارت) صرفنظر شده است. اين اتلاف بر اثر اصطحكاك، بسيار اتلاف ناچيزي است، حتي در بالاتري مقدارش. بعداً خواهيم ديد.

مقدار عددي ضريب جذب همان طور كه قبلاً گفته شد، براي تمام موارد شناخته شده مقداري معين بين 1% (يك درصد) براي سطوح بسيار سخت مثل فولاد صيقلي يا بتن فشرده تا 99% براي مواد بسيار جاذب است. ضريب جذب يك پنجره باز 100 درصد در نظر گرفته مي شود.

بعضي ازكارخانه ها مواد جاذب آكوستيكي با ضريب جذب بالاتر از يك (يعني جذب بهتر از 100 درصد) را هم در فهرستهاي خود گنجانيده اند كه البته اين كار، سود بردن از فقدان دانش پايه اي در مورد مفهوم جذب است.

در مورد توليداتي كه معمولاً با نام « يونيت جاذب » مشخص مي شوند، ماده جاذب مثل جعبه كوچكي كه روي ديوار نصب شده باشد، نسبت به سطح ديواره برآمده است. سطح بيرون آمده از ديوار تماماً با مواد جاذب پوشيده شده است، ولي جعبه به اندازة يك وجه خود از سطح ديورار را اشغال مي كند. بنابراين، در اين حالت در هر فوت مربع ديوار جذب بيشتري نسبت به حالتي كه سطح ديوار به طور عادي پوشيده شده باشد، خوهيم داشت. بنابراين سازندگان ضريب جذب اين توليدات را بيشتر از صد درصد ذكر مي كنند. حال اگر اين يونيتها متصل به هم نصب شوند، به طوري كه صدا ب وجه هاي كناري برخورد نداشته باشد، ادعاهاي سازندگان تحقق نخواهد يافت. براي اينكه يونيتهاي جاذب موثر باشند، بايد با فاصله از يكديگر قرار بگيرند. در غير اينصورت جذب در هر فوت مربع سطح ديوار به كمتر از صد درصد نزول مي كند.

ضريب جذب همچنين تابعي از فركانس امواج صداست. طول موجهاي كوتاهتر (فركانسهاي بالا) نسبت به طول موجهاي بزرگتر ( فركانسهاي كمتر) خاصيت نفوذ بيشتري در ديوارها دارند و آسانتر به انرژي حرارتي تبديل مي شود. درفركانسهاي بالاتر نسبت به فركانسهاي پايين عموماً ضريب جذب بالاتري داريم.

يكي از خواص عمومي براي اينكه مواد جاذب موثر واقع شوند، داشتن سطح شفاف يا غير حايل براي امواج صداست. همان طور كه شيشه براي نور شفاف محسوب مي شود، مواردي هم براي عبور صدا شفاف هستند. ديگر اينكه مواد جاذب صدا بايد داراي مكانيز مي باشند كه امواج صوتي، هنگام عبور از آنها در اثر اصطحكاك به انرژي حرارتي تبديل بشوند.

شفافيت براي صدا را مي توان توسط سطوح پر منف، يا مواد سخت سوراخ سوراخ شده همراه با مواد متخلخل و يا به وسيلة پوشاندن مواد متخلخل با يك پرده خيلي سبك وزن، نازك، انحناپذير و غير قابل عبور براي هوا تأمين كرد. همة اينها اثر جذب كنندگي مشابهي دارند، اختلاف درنوع محيطي است كه در آن مورد استفاده قرار مي گيرند. همة انواع ذكر شده كه مجموعه اي از جرمها هستند، به عنوان راكتانس آكوستيكي عمل مي كنند و به هرحال همة آنها با افزايش فركانس نسبت به حالت مطلوب طرح، شفافيت كمتري در مقابل صدا از خود نشان مي دهند

مقاومت جرياني [2]

ساختمان داخلي مواد يعني تاروپود و بافت داخلي و فضاهاي خالي ما بين آنها عامل ايجاد اصطحكاك و در نتيجه مقاومت در برابر حركت موجي است. پس از داخل شدن صدا به ماده، از دامنه آن كاسته مي شود. اين كاهش به دليل وجود اصطحكاكي است كه موج در كوشش خود براي حركت از ميان ماده با ان روبرو مي شود. بنابراين، انرژي موج كاهش مي يابد. كميت اصطحكاك به وسيله مقاومت ماده در مقابل جريان هوا از ميان آن توصيف و با نام مقاومت جرياني به صورت زير بيان مي شود.

افت فشار در دو طرف نمونه


= مقاومت جرياني

سرعت هوا در عبور از نمونه






آبسوربنت هاي پوسته اي (پانل)

چنانچه صفحات نازكي را كه داراي مقاومت نشت بسيار بزرگي نيز مي باشند (نظير تخته سه لائي و نئوپان و فيبر) بوسيله يك داربست چوبي بر روي ديوار نصب نمايند.

ملاحظه مي شود كه اين صفحات همانند آنچه كه در ابتداي بخش مصالح آبسوربنت (شكل 51) مورد بررسي قرار گرفت ميتوانند در فركانسهاي كم، ضريب آبسورپسيون نسبتاً زيادي بوجود آورند كه فركانس روزنانس fo (فركانسي كه در آن ضريب آبسورپسيون ماكزيمم مي شود ) طبق رابطه تجربي.



تعيين مي گردد كه در آن M جرم صفحه برحسب كيلوگرم در هر متر مربع و d فاصله هوائي پشت صفحه (ضخامت چوبهاي داربست) برحسب سانتيمتر مي باشند.

مثلاً براي يك صفحه نئوپان بوزن 10 كيلوگرم در متر مربع ؟؟ بستگي به تقسيمات داربست دارد و با بكار بردن مواد پوروز در پشت پوسته ها مي توان ضريب آبسورپسيون را تا 50% الي 70% رسانيد.

بدين سان با وجود صرفه جوئي در مصرف مواد آبسوربنت، ميتوان ضريب آبسورپسيون قابل ملاحظه اي كه با مواد پوروز فقط با ضخامت خيلي زياد ميسر مي گرديد، بدست آورد.

از روند منحني شكل 51 (D) ديده مي شود كه آبسوربنت هاي پوسته اي را فقط در صورتي كه مواد آبسوربنت نوع ديگري نيز بكار برده شده باشد ميتوان مورد استفاده قرار داد.

آبسوربنت هاي پوسته اي در منازل خود بخود وجود دارند – زيرا كليه گنجه ها و كمدها و كليه ديوارهاي نازك (تيغه) و در و پنجره و غيره اثر جذب نغمه هاي بم را دارند.

در مكانهائي كه لوازمي از اين قبيل وجود ندارد (تونل – زيرزمين – حمام – بناهاي بتوني و نظاير آن ) اثر نامطلوب واخنش طولاني نغمات با فركانسهاي بم را ميتوان بخوبي احساس نمود.

در سال 1862 هلمهولتس دانشمند فيزيكدان آلماني روابط مربوط به كاوكهاي (محفظه) توخالي (رزوناتر) را بصورت قوانين فيزيكي رزوناترها وضع نمود كه امروزه از آن در فيزيك و معماري استفاده فراوان مي شود. بديهي است كه كاربرد رزوناتر براي جذب نغمه هاي بم مي باشد و بعلت گراني قيمت و اشكالات اجرائي فقط براي موارد خاص (از قبيل استوديوهاي راديو و تلويزيون ) قابل اجراء مي باشد.

ساختن رزوناتر با مصالح عادي مشكل است و از اين رو در عمل براي اين منظور از آجرهاي توخالي و همانند آن ها و يا از آكوستيك تايل و يا آبسوربنت هاي پوسته اي كه با فاصله اي از يكديگر نصب گردند استفاده مي گردد.

- دستگاه مولد امواج ساكن

(Standing Wave Apparatus Type 4002)

اصول اين دستگاه بر اساس لوله كنت استوار شده است. به كمك اين دستگاه با استفاده از خاصيت امواج ساكن (تداخل امواج) مي توان ميزان ضريب جذب و امپدانس اكوستيكي يك ماده را سريع و آسان (البته با تقريب) بدست آورد.

دو نوع لوله به قطرهاي 3 و 10 سانتيمتر با جعبه بلندگو قابليت اتصال دارد. ؟؟ لوله به قطر 10 سانتيمتر اندازه گيري را در رنج فركانسي 90 تا 1800 هرتز و لوله اندازه گيري را در رنج فركانسي 800 تا 6500 هرتز ممكن مي سازد.

دستگاه اندازه گيري فوق مجموعاً از عناصر زير تشكيل يافته است:

1- ميكروفن

2- واگن متحرك حامل ميكروفن

3- بلندگو

نحوه انجام عمل اندازه گيري بدين صورت است كه در وهله اول بوسيله يك نوسان ساز موجي به بلندگوي سيستم اعمال مي شود. بلندگو بصورتي تعبيه شده كه ارتعاشات حاصل از آن به سمت انتهاي لوله يعني محل نصب ماده جذب رفته و پس از برخورد با آن قسمتي از موج جذب ماده شده و قسمتي ديگر بازتاب مي شود. ميله باريكي ارتعاشات لوله را به ميكروفني كه در روي ريل حركت مي كند منتقل مي سازد كه پس از دريافت ارتعاشات توسط ميكروفن، اندازه گيري مقادير حداكثر و حداقل ميسر مي شود.