Файл: Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 88
Скачиваний: 1
ШУМ
СУДОВЫХ
СИСТЕМ
ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Г. А. ХОРОШЕВ, Ю. И. ПЕТРОВ, Н. Ф. ЕГОРОВ
ШУМ
СУДОВЫХ
СИСТЕМ
ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
If
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ»
ЛГни^ раа*: ~ ,< -г-*-" f ] Т974Т
t
УДК 629.12.06t : 628.84 : 628.517.2
Х80
■ Ä S S ä ,
0иб/ ,т в ,а ^ T p ”
3'^£Г'ПЛЯР
-2И ІМ і 2 то_зала_
Ъч - ц / і щ
Книга посвящена проблеме уменьшения на судах воздушного шума, обусловленного работой систем вентиляции и кондициониро вания воздуха. На основании теоретических и экспериментальных исследований проанализирована физическая природа возникновения шума в элементах воздушных трактов и проточных каналов венти ляторов и арматуры этих систем и даны рекомендации по его сни жению как в источнике возникновения, так и на пути распростране ния в жилые и служебные помещения судна. Приведено описание современной измерительной аппаратуры и экспериментальных уста новок для исследования шума отдельных механизмов и элементов систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Изложены методы акустического расчета таких систем.
Наряду с известными средствами борьбы с шумом осевых и цент робежных вентиляторов в книге описаны и некоторые оригинальные средства, разработанные авторами. К ним относятся, в частности, сетчатые турбулизаторы, полупроницаемые лопатки, наклонные эле менты направляющих и спрямляющих аппаратов, языков улиток центробежных вентиляторов.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников, зани мающихся вопросами уменьшения воздушного шума на судах и бу дет полезным пособием для студентов и аспирантов, изучающих су довую и строительную акустику.
Илл. 91. Табл. 18. Литерат. 98 назв.
Р е ц е н з е н т ы :
д. т. н. А. В. Авринский, к. т. н. А. Г. Ельник
Н а у ч н ы й р е д а к т о р К. И. Селиванов
31804—047
50-74
048(01)—74
© Издательство «Судостроение», 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
На транспортных и промысловых судах с длительными сроками плавания, а также судах пассажирского флота должны быть обес печены соответствующие условия обитаемости и комфортности для членов экипажей и пассажиров. Важными факторами, влияющими на работоспособность, самочувствие и настроение людей, являются климатические условия и шум на рабочих постах, в каютах и об щественных помещениях судов.
Впоследние годы вопросам проектирования систем вентиляции
икондиционирования воздуха на судах уделяется большое внима ние [4, 14, 28]. Однако разработка средств снижения шума этих систем и методов их расчета находится еще в начальной стадии. Отсутствие надежных данных по уровню шума таких элементов систем, как, например, воздухораспределительная, запорная и ре
гулирующая арматура, долгое время затрудняли возможность опти мального проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха, обеспечивающих хорошую тепловлажностную обработку воздуха при низких уровнях шума. В настоящее время эти труд ности в известной степени преодолены. В литературе появляется все больше публикаций, посвященных исследованиям и разработке методов расчета и средств снижения шума отдельных элементов и систем в целом [18, 27, 41]. Тем не менее специалистам, работаю щим в этой области, приходится испытывать значительные труд ности из-за разобщенности материалов по изданиям различных отраслей промышленности и отсутствия единых методических ука заний по расчету таких систем.
Настоящая книга ставит своей задачей помимо изложения про блемы борьбы с шумом в системах вентиляции и кондиционирова ния воздуха дать проектантам судов наиболее эффективные сред
3
ства снижения шума, а также методы испытаний, конструирования и расчета систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Эта работа не претендует на исчерпывающую полноту изло жения такой сложной и еще недостаточно изученной проблемы, как снижение шума систем вентиляции и кондиционирова ния воздуха на судах. Многие вопросы, связанные с разработкой высокоэффективных средств уменьшения шума вентиляторов и кон диционеров, а также методов расчета отдельных источников шума
исистем в целом, требуют дальнейшего изучения. Книга является первой попыткой систематизации и обобщения многих опублико ванных в этой области работ, а также исследований, выполненных авторами за последние 10 лет в области снижения шума вентиля торов и создания методов акустического расчета систем вентиляции
икондиционирования воздуха.
Главы I, II и § 26, 27 написаны Г. А. Хорошевым, главы III и IV — Ю. И. Петровым, главы V и VI — Н. Ф. Егоровым.
Отзывы о книге просим направлять по адресу: 191065, Ленин град, ул. Гоголя, 8, издательство «Судостроение».
ГЛАВА I
ИСТОЧНИКИ ШУМА СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
§ 1. Характеристики источников шума
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха на судах предназначены для вентилирования судовых помещений и создания в них благоприятных для экипажей и пассажиров условий обитае мости. Источниками шума в этих системах являются вентиляторы, воздухораспределительная, дросселирующая и запорная арматура, приборы и аппараты тепловлажностной обработки воздуха, фильтры механической и химической очистки воздуха и другие элементы систем.
Системы кондиционирования воздуха классифицируют по мно гим признакам [28], однако с акустической точки зрения их целесо образно классифицировать по следующим двум признакам:
—скорости воздуха в воздухопроводах (низко- и высокоско ростные системы);
—месту выработки холода (тепла) и способа обработки воз духа (центральные, центрально-групповые и автономные системы).
В низкоскоростных системах кондиционирования скорость воз духа в магистральных воздухопроводах равна 10—15 м/с, а в от водах 5—7 м/с. Статическое давление вентиляторов этих систем составляет 120—180 кгс/м2.
В высокоскоростных системах скорость воздуха достигает 30— 40 м/с, а в отводах— 10—20 м/с. Полное давление вентиляторов составляет 500 кгс/м2, а иногда и больше. В последнее время ши рокое применение получили высокоскоростные системы кондициони
рования воздуха. Оборудование этих систем имеет малые массу и габарит. При работе высокоскоростных систем обеспечивается требуемое распределение воздуха по служебным и жилым поме щениям судна. Однако из-за высоких скоростей воздуха эти си стемы имеют худшие акустические характеристики, чем низкоско ростные, что приводит к необходимости применения различных средств звукоизоляции и глушения шума.
Высокоскоростными системами кондиционирования воздуха обо рудовано большинство отечественных сухогрузных судов и, в част ности, суда типа «Ижевск», танкеры «София», «Ханой».
5
На рис. 1 представлена схема одноканальной высокоскоростной системы кондиционирования воздуха, применяющейся на транс портных и пассажирских судах [28]. Вентилятор 8 забирает сна ружи через фильтр 9 воздух и подает его летом в воздухоохлади тель 6, а зимой в воздухоподогреватель 7. Затем подогретый или охлажденный воздух, пройдя через глушитель шума 2, распреде ляется с помощью концевых воздухораспределительных устройств 1 по судовым помещениям и каютам. Для регулирования подачи воздуха и отключения отдельных ответвлений в системе установ лена дросселирующая и проходная запорная арматура 4. Все эле менты системы до глушителя шума являются источниками воздуш ного шума, наиболее мощные из которых — вентилятор и дроссель ные заслонки. Воздухоподогреватель и охладитель могут также способствовать повышению интенсивности шума, если скорость воздуха в их проточных элементах превысит допустимую. Наличие довольно шумной путевой арматуры (3 и 5), а также дроссельных заслонок перед отдельными помещениями обусловливает необхо димость включения в систему дополнительных глушителей шума.
В настоящее время элементы (4, 6, 7, 8, 9) системы объединяют в один агрегат, называемый кондиционером воздуха. Этим дости гается не только технологичность изготовления и монтажа конди ционера на судне, удобство его эксплуатации и обслуживания, но и возможность комплексного применения средств снижения шума.
В центральной системе кондиционирования воздуха тепловлаж ностная обработка воздуха производится централизованно в одном агрегате. Полностью обработанный воздух подается по воздухопро водам в судовые помещения. В этом случае требуется установка не только главного глушителя шума после центрального кондицио нера, но и дополнительных глушителей шума в трассах воздухо проводов перед вентилируемыми помещениями. Такой системой оборудуют малотоннажные, транспортные и промысловые суда.
На судах наиболее широко применяется центрально-групповая система кондиционирования воздуха. Охлаждение воздуха в такой системе производится централизованно в одной холодильной уста новке. Дальнейшая обработка воздуха осуществляется в кондицио нерах, обслуживающих группу помещений. Преимущество подобной системы состоит в удаленности от жилых и служебных помещений основных источников шума — вентиляторов. На пассажирском лай нере «Иван Франко» судовая система кондиционирования воздуха
обслуживается 33 |
групповыми кондиционерами, расположенными |
в 29 специальных |
выгородках. Активно-реактивные глушители |
шума, облицованные звукопоглощающими материалами, располо жены внутри кондиционеров.
Автономные кондиционеры имеют в своем составе все агрегаты тепловлажностной обработки воздуха и устанавливаются в каютах, салонах и других жилых и служебных помещениях судна. Обладая рядом эксплуатационных преимуществ, такие кондиционеры тре буют не только малошумных агрегатов, но и особых малогабарит-
6
Рис. 1. Схема одноканальной высокоскоростной системы кондиционирования воздуха.
7
ных средств снижения воздушного шума и вибраций. Несмотря на определенные трудности применения подобных средств, авто номные кондиционеры в последнее время широко используются для кондиционирования воздуха в судовых помещениях с перио дическим пребыванием людей (кинозалы, столовые, кают-компании
ит. п.). На рис. 2 показан автономный кондиционер «Климат-4», установленный на судах типа «Академик Книпович», тунцеловных
идругих судах. Небольшая мощность, а следовательно, и неболь шой шум входящих в их состав вентиляторов и компрессоров хо лодильных машин облегчает борьбу с шумом этих кондиционеров.
Иногда на судах применяют сме шанные системы кондиционирования воздуха. Жилые, служебные и обще ственные помещения, например, об
служиваются |
центральной системой, |
|
а на постах управления, в машинном |
||
отделении |
и |
камбузе устанавливают |
местную |
систему кондиционирования |
воздуха. Из всего многообразия ва риантов помещений, в которых при меняются различные системы, при разработке методов и средств сниже ния шума в судовых помещениях, ис точниками которого могут являться системы вентиляции и кондициониро вания воздуха, встречаются обычно
четыре типа помещений. |
По |
1. |
|
лены вентилятор системы |
вентиляции |
и кондиционирования воздуха, груп повой или центральный кондиционер. Воздушный шум в этих помещениях
определяется главным образом работой вентилятора и приводных электродвигателей.
2.Помещения, через которые транзитом проходят воздухопро воды системы. Воздушный шум в этих помещениях определяется шумом, излучаемым вибрирующими стенками воздушных каналов.
3.Жилые и служебные помещения, обслуживаемые системами вентиляции или кондиционирования воздуха. Шум в таких поме щениях определяется шумом кондиционеров. При автономной си стеме кондиционирования воздуха уровень шума в помещениях за
висит также и от шума воздухораспределительной арматуры, а в случае применения групповой или центральной системы конди ционирования воздуха — от шума вентилятора и дроссельных за слонок.
4. Постоянно или периодически вентилируемые помещения (ма шинные отделения, грузовые отсеки и т. п.). Источниками шума в таких помещениях служат вентилятор, путевая и воздухораспре делительная арматура.
Таким образом, основными источниками шума систем вентиля ции и кондиционирования воздуха являются вентиляторы, кондици онеры, путевая и воздухораспределительная арматура.
§ 2. Воздушный шум центробежных вентиляторов
Одним из главных агрегатов в системах вентиляции и конди ционирования воздуха на судах и основным источником их шума является вентилятор. В этих системах в основном применяют цент робежные электровентиляторы, чаще всего центробежные вентиля торы серии ЦС (центробежный судовой). Так, в центральных кон диционерах высокоскоростных систем вентиляции и кондициони
рования воздуха на танкерах типа |
1,35 |
|
|
||||
«София» установлены высоконапор |
|
|
|
||||
ные вентиляторы марок |
48ЦС-48 и |
|
|
|
|||
67ЦС-48. На рыбопромысловых су |
|
|
|
||||
дах в центральных кондиционерах |
|
|
|
||||
типа КЦВ-19/17 применяются венти |
|
|
|
||||
ляторы марки 20ЦС-34. В централь |
|
|
|
||||
ных кондиционерах «Экватор», уста |
|
|
|
||||
новленных на сухогрузных судах ти |
|
|
|
||||
пов «Славянск», «Капитан |
Кушна- |
Рис. 3. Зависимость общего уров |
|||||
ренко», танкерах типа «Великий |
|||||||
ня шума вентиляторов серии ЦС |
|||||||
Октябрь», |
применены |
ветилято- |
от их |
основных |
энергетических |
||
ры марки 56ЦС-34, а в кондицио |
|
параметров. |
|||||
нерах на |
плавбазе «Восток» — вы |
серии |
19ЦС-48, |
ЗОЦС-48 и |
|||
соконапорные вентиляторы |
той же |
||||||
49ЦС-48. |
|
|
|
|
|
|
Вентиляторы серии ЦС представляют собой одноступенчатые электровентиляторы, радиальные лопатки рабочих колес которых изготовлены штампованными из листового материала. Рабочее ко лесо вентилятора насажено на консольный конец вала электродви гателя, а улитка прикреплена к его фланцу. Полное давление, раз виваемое вентиляторами серии ЦС при п = 3000 об/мин и произво дительности 300—9500 м3/ч, составляет 60—480 кгс/м2. Наряду с надежностью и экономичностью вентиляторы серии ЦС имеют один существенный недостаток — высокий уровень шума. На рис.З представлена обобщенная зависимость общего уровня шума от основных энергетических параметров вентиляторов. Как видно из
рисунка, для наиболее широко применяемых на судах |
вентилято- |
|
О и |
> 5 0 , общий уровень |
шума до |
ров, у которых параметр 10 lg ~ ~ |
стигает 80—100 дБ. Спектральные характеристики шума некото рых вентиляторов серии ЦС приведены в табл. 1.
В центральных кондиционерах типа КЦВ применяются венти ляторы с двусторонним всасыванием. Они имеют небольшие габа риты, удобны для встраивания в кондиционеры, но из-за наличия клиноременной передачи их моторесурс ограничен. Уровень шума таких’вентиляторов несколько ниже, чем у вентиляторов с одно-
9