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: 110
Скачиваний: 1
тилятора и, в частности, диаметр входного воздухопровода. Как и в предыдущем случае, Руд связывается с удельной быстроход ностью вентилятора (рис. 39). Интересен факт крайне небольшого отличия в величине Руд для вентиляторов самых разнообразных типов. Наряду с центробежными вентиляторами с различными ти пами рабочих колес на рис. 39 показаны значения удельного уров ня шума одноступенчатых осевых вентиляторов со спрямляющим аппаратом и без него, многоступенчатых осевых вентиляторов и осевых вентиляторов со встречным вращением колес. В целом по данным рис. 39 можно считать, что удельный уровень звуковой мощности современных судовых центробежных вентиляторов со ставляет РУд= 56±3 дБ, а осевых Руд= 58± 2 дБ .
При расчете уровня воздушного шума вокруг электровентиля тора необходимо в первую очередь знать, чем определяется уро вень шума: шумом электродвигателя или аэродинамическим шу мом, проникающим через корпус вентилятора. Если шум опреде ляется последней причиной, то рассчитать уровень шума вокруг вентилятора, не зная величины звукоизоляции корпуса, невоз можно. Если шум вокруг вентилятора определяется шумом элек тродвигателя, то уровни звукового давления L, дБ, на расстоянии 0,5 м составляют:
— в случае применения электродвигателя защищенного испол
нения с самовентиляцией |
|
L = 101g№ + 201gn + 5, |
(97) |
где W — мощность электродвигателя, кВт;
п— частота вращения, об/мин.
—при использовании электродвигателя с замкнутой самовен тиляцией с воздухоохладителем
1 = 1 0 lg №+ 20 lg л. |
(98) |
Приведенные выше зависимости позволяют рассчитывать толь ко общий уровень воздушного шума вентилятора. Оценка уровня шума судовых вентиляторов по частотам, необходимая для аку стического расчета систем кондиционирования и вентиляции воз духа на судне, будет дана в гл. V.
ГЛАВА IV
МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ШУМА ВЕНТИЛЯТОРОВ
В ИСТОЧНИКЕ ЕГО ЗАРОЖДЕНИЯ
§20. Выбор оптимальных конструктивных параметров проточной части вентиляторов
Одним из методов снижения аэродинамического шума венти ляторов является выбор оптимальных с точки зрения акустики па раметров их проточной части при заданных давлении и произво
76
дительности: геометрического угла входа потока в решетку лопа ток, кривизны профиля, густоты решетки, угла атаки и толщины профиля.
Оптимальные параметры проточной части вентиляторов наибо лее удобно определять на эквивалентных плоских решетках про филей с помощью специальных аэроакустических установок, опи санных в гл. И.
Поскольку изменение любого из перечисленных параметров приводит к изменению не только акустических, но и аэродинамиче ских характеристик решеток профилей, то сравнение акустических
Рис: 40. Влияние геометрического угла входа на акустические ха рактеристики плоских решеток профилей: а — ЦЗ-8-1,0; б — Ц7-8-1,0;
а_ щ 1 -8-1,0;
-----г = з ° ; -------- і = о°: ---------г = —5°.
характеристик различных решеток профилей необходимо прово дить при некоторых постоянных эквивалентных давлении и про изводительности решеток.
Влияние геометрического угла входа потока в решетку. На рис. 40 представлены акустические характеристики плоских реше ток профилей в зависимости от геометрического угла входа. По оси ординат отложена разность между общим уровнем воздушного шума (звукового давления) при некотором значении угла ßi и уровнем воздушного шума в случае ßi = 30° при постоянном давле нии решеток. Как видно из рисунка, минимальный уровень воз душного шума плоских решеток профилей наблюдается при угле входа ßi = 30° на всех углах атаки.
Увеличение уровня воздушного шума при ßi<30° объясняется тем, что с уменьшением угла входа резко увеличивается местная диффузорность межлопаточного канала за его минимальным се чением. Это сказывается на акустических характеристиках реше ток профилей. Во-первых, вследствие увеличения диффузорности возрастают потери, т. е. возрастает вихреобразование и, следова
77
тельно, воздушный шум. Во-вторых, при уменьшении геометриче ского угла входа уменьшается угол поворота потока в решетке, что приводит к некоторому уменьшению коэффициента подъем ной силы профиля в решетке Су. Для сохранения постоянного давления необходимо увеличивать скорость натекания потока на
Рис. 41. Влияние кривизны профиля на акустические характеристики плоских решеток профилей.
— • — < = 6°; — Д — »' = 0°; - О — »' = 3°; — х — « = — 5°
решетку, что в свою очередь также приводит к увеличению уровня воздушного шума. При уменьшении угла входа с уменьшением угла поворота потока увеличивается угол отставания потока, т. е. увеличивается разность между углом выхода профиля и углом выхода потока. Значение угла отставания ßi—ßlu достигает
13— 15°.
Влияние кривизны профиля. Из приведенных на рис. 41 экспе риментальных данных по исследованию влияния кривизны профиля
78
на аэродинамический шум плоских решеток профилей следует, что увеличение относительной кривизны профиля в решетке в преде
лах значений 0 ,3 ^ f ^ 0 ,ll приводит к уменьшению уровня шума решеток. При этом оптимальная с точки зрения достижения мини мального уровня шума кривизна профиля в решетке зависит от гу стоты решетки. Так, при густоте решетки ЬД= 0,5_оптимальная
кривизна профилей составляет f = 0,07, а при b/t = 2 f= 0 ,ll. Влияние густоты решетки. Результаты исследований многих
авторов показывают, что на уровень шума, излучаемого вентиля тором, значительно влияет густота решетки, или, при прочих рав ных условиях, число лопаток рабочего колеса. В ряде случаев правильным выбором числа лопаток удается понизить уровень шума вентилятора на 5—8 дБ. Особенно сильно влияет число ло паток на уровень шума центробежных вентиляторов: при увели чении числа лопаток уровень шума вентилятора уменьшается [2]. У осевых вентиляторов увеличение числа лопаток в ряде случаев при сохранении постоянной густоты решетки, наоборот, несколько ухудшает уровень шума, главным образом за счет изменения ха рактера спектра [73].
Увеличение густоты решетки до определенного значения позво ляет повысить допустимую диффузорность межлопаточного ка нала. Величина bcyjt при увеличении густоты решетки также воз растает. Это способствует уменьшению воздушного шума решетки вследствие снижения окружной скорости рабочего колеса. Однако с увеличением густоты решетки возрастает число лопаток, т. е. увеличивается количество источников шумообразования. Следова тельно, совокупность этих факторов и определяет ту оптимальную густоту решетки, при которой она будет излучать шум минималь ного уровня.
Влияние угла атаки. При проектировании вентиляторов угол атаки обычно принимают в пределах ±5° (под углом атаки пони мают угол между касательной к средней линии профиля и векто ром скорости потока). Результаты исследования плоских решеток профилей в этих пределах изменения угла атаки показывают, что для решеток, составленных из профилей различной кривизны, це лесообразно применение положительных углов атаки.
Оценивая влияние угла атаки на акустические характеристики решеток профилей, необходимо иметь в виду, что применение по ложительных углов атаки приводит к ухудшению условий обтека ния профиля в решетке, связанному с возможным отрывом погра ничного слоя, а также к увеличению угла отставания потока на выходе из решетки. Следовательно, применение положительных углов атаки создает условия, способствующие при ѵ\ = const увели чению воздушного шума решетки.
С другой стороны, |
при положительных углах |
атаки коэффи |
||
циент |
подъемной силы |
профиля |
увеличивается |
приблизительно |
в два |
раза, благодаря чему для достижения заданного давления |
|||
можно снизить скорость натекания. |
Совместное влияние указанных |
79
факторов приводит |
к снижению уровня шума решеток про |
филей в тех случаях, |
когда они обтекаются с положительными уг |
лами атаки. При этом для малоискривленных профилей (/ = 0,03-у- -=-0,07) углы атаки можно принимать в пределах і = 3-4-5°; для
сильно искривленных профилей (/>0,07) целесообразно прини мать г = 0-4-3°.
Влияние относительной толщины. Относительная толщина профилей, применяемых в судовых вентиляторах, обычно лежит
в пределах =0,06-4-0,12. Это сравнительно небольшое изменение толщины практически мало сказывается на условиях обтекания профиля.
§21. Проектирование осевых вентиляторов
сиспользованием аэроакустических
характеристик плоских решеток
Использование аэроакустических характеристик плоских реше ток профилей позволяет проектировать оптимальные по акустиче ским и аэродинамическим показателям осевые вентиляторы. Такое проектирование осевых вентиляторов и компрессоров основано па использовании акустических и аэродинамических характеристик плоских решеток профилей, эквивалентных облопатыванию рабо чих колес и направляющих аппаратов вентиляторов и компрессо ров [52]. В этом случае аэроакустическое проектирование осевых вентиляторов осуществляется методом последовательных расчетов. На первом этапе выбор параметров решеток профилей, обеспечи вающих заданные энергетические характеристики вентиляторов, производят с учетом рекомендаций, изложенных в предыдущем параграфе. После определения параметров решеток профилей рас считывают уровень воздушного шума вентилятора с эквивалент ным облопатыванием.
Для расчета шума проектируемого вентилятора с помощью аэроакустических характеристик плоских решеток профилей необ ходимо иметь следующие данные: геометрические размеры рабо чих колес вентилятора (или компрессора), скорость на входе в ра бочее колесо, закономерность изменения уровня шума, излучае мого различными сечениями (по радиусу) облопатывания рабочего колеса, и уровень шума, излучаемого плоской решеткой, эквива лентной одному из сечений лопаток рабочего колеса.
Пусть = Ы — есть интенсивность шума, излучаемого
единицей площади в выходном сечении рабочего участка, где уста новлена плоская решетка профилей, эквивалентная периферий ному сечению лопаток рабочего колеса вентилятора (/, b — длина и ширина плоской решетки профилей, м; / п.с — интенсивность шума, излучаемого плоской решеткой профилей, эквивалентной периферийному сечению лопаток колеса). Расстояние до точки за мера равно r = 1 м.
80