Файл: Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха.pdf

l , дБ

Рис. 52. Влияние числа рядов отверстий на шум плоской решетки профилей

(лг„Тр=0,25 5,7=0,11, і=4°, т=0,5); ж1ряда=0,0835 Ь; *5Ряда=0,427 6;

^ЯРяда =0,666 Ь .

Среднегеометрические частоты октадных полос, Гц

Рис. 53. Спектрограмма воздушного шума центро­ бежного вентилятора (Q = const).

98

Рис. 54. Общий вид рабочего колеса центробеж­ ных вентиляторов с перфорированными лопат­ ками.

Среднегеометрические частоты октабных полос, Гц

Рис. 55. Влияние площади перфорации лопатки рабо­ чего колеса центробежного вентилятора на спектр воздушного шума на всасывании.

--------------- лопатки не перфорированы; — • • — лопатки перфорированы на Уз поверхности, начиная от входных кро­ мок; --------- лопатки перфорированы по всей поверхности.

4*

99

сунка видно, что при увеличении площади перфорации акустиче­ ская эффективность увеличивается. В случае когда вся рабочая лопатка перфорирована, наблюдается максимальное снижение шума вентилятора в области низких и средних звуковых частот. В области высоких частот в обоих случаях появляется помеха, обусловленная двумя причинами: шумом, образующимся при взаи­ модействии струек воздуха, вытекающих из отверстий, с основным потоком в межлопаточном канале; шумом, генерируемым турбу­ лентным пограничным слоем при обтекании потоком воздуха ше­ роховатой поверхности лопатки. Применением комплексного ме­ тода уменьшения шума вентилятора путем воздействия на источник шума (для снижения шума в области низких и средних частот) и путем использования чисто акустических средств, наиболее эф­ фективных на высоких частотах (см. гл. VI), можно добиться су­ щественного снижения шума систем вентиляции кондиционирова­ ния воздуха.

§ 24. Применение наклонных языков в улитках центробежных вентиляторов

Для оценки шума от неоднородности потока, проявляющегося

на лопаточной частоте fz = — , в § 18 была получена зависимость,

60

связывающая звуковое давление на этой частоте с основными па­ раметрами аэродинамического следа и обтекаемого тела:

Проанализируем это выражение. Примем для определенности, что форма входной кромки обтекаемого тела представляет собой полуокружность. Такая форма входной кромки, например, практи­ чески всегда наблюдается у языков улиток центробежных венти­ ляторов. Подставив значение F из (79) в формулу (ПО), получим

однако, не всегда может быть использован, так как геометрические размеры обтекаемого тела обычно выбирают исходя из других со­ ображений.

100

2. Уменьшить Дрст и Ди. Эти величины уменьшаются по мере увеличения расстояния от выходных кромок лопаток. Поэтому при достаточном удалении обтекаемого тела от кромок лопатки Арст и Ди могут оказаться настолько незначительными, что значение звукового давления р будет мало (подробнее о выборе расстояния между выходными кромками лопаток и обтекаемым телом см. в § 26). Здесь же отметим только, что этот метод несколько ухуд­ шает энергетические параметры вентиляторов. Например, увеличе­ ние радиального зазора в центробежном вентиляторе наряду с уменьшением спектральной составляющей шума от неоднород­ ности приводит также к уменьшению экономичности вентилятора. К-п.д. центробежных вентиляторов при увеличении зазора с 0,030 2 до (0,09—0,12) D2 снижается на 6—8% {Dz— диаметр рабочего колеса). Увеличение осевого зазора в осевых многоступенчатых вентиляторах и компрессорах влечет за собой значительное воз­ растание осевых габаритов машин.

3. Изменять параметры ті и т2 так, чтобы тригонометрические функции, входящие в формулу (111), были равны нулю. Так как параметры п и т2 определяются величиной угла наклона обтекае­ мого тела Ѳ{(см. формулу (70)], то очевидно, что при прочих рав­ ных условиях тригонометрические функции будут равны нулю при

зывает шаг лопаток, длина обтекаемого тела и параметр эпюры аэродинамического следа Ах3. Диаметр тела мало сказывается на величине угла наклона, так как в вентиляторах обычно d<^b.

101

Рассмотрим второе выражение в формуле (112):

k(äX2 ■тип.

Аналогично первому случаю, подставляя вместо тг его значение из (70), имеем

жение, определяющее угол наклона тела, во втором случае совпа­ дает с выражением (115). Таким образом, минимальный угол, на который следует наклонить обтекаемое тело, чтобы в спектре воз­ душного шума вентилятора отсутствовала составляющая /2, сле­ дует рассчитывать по формуле (115).

Из формулы (118) следует также, что имеется множество зна­ чений углов наклона обтекаемого тела, ограниченных пределами 0<Ѳ<90°, при которых будут наблюдаться минимальные значения звукового давления. Однако наименьшее значение угол Ѳ будет

'иметь при m = 1.

Вформулу (118) кроме геометрических размеров обтекаемого

тела и шага лопаток входит еще величина Ах3— один из парамет­ ров эпюры скорости на выходе из колеса (см. рис. 35). Теорети­ ческим путем эту величину установить невозможно, особенно для таких машин, как центробежные вентиляторы. Для ее определения целесообразно воспользоваться способом, разработанным авто­ рами. Он заключается в следующем.

В улитке вентилятора устанавливают датчик термоанемо­ метра 2 (рис. 56) так, чтобы проволочка датчика находилась на таком же расстоянии от выходных кромок лопаток рабочего ко­ леса 1, как и входная кромка языка улитки. Сигнал с датчика по­ ступает на термоанемометр 3 и с выхода прибора подается на

по шагу лопаток в любом диапазоне частот пульсаций потока. Ре­

102

гулировкой частоты развертки на экране осциллографа устанавли­ вают один или несколько периодов скорости. Для получения непод­ вижного изображения применяют внутреннюю синхронизацию. Изображение эпюры скорости на экране фотографируют. Кроме возможности быстро определять форму эпюры скорости по шагу лопаток этот метод позволяет в случае необходимости наблюдать характер изменения эпюры скорости при различных расстояниях от рабочих колес, а также на различных режимах работы венти­ лятора.

В качестве примера на рис. 57 приведены фотографии эпюры скорости на выходе из рабочего колеса центробежного и осевого судовых вентиляторов. Приведенные данные подтверждают вывод, сделан­ ный в § 18, о том, что для центробеж­ ных вентиляторов характерна трапе­ цеидальная форма аэродинамического следа, а для осевых — прямоугольная.

Данный метод позволяет произво­ дить не только качественный анализ эпюр скоростей в потоке за вращаю­ щимся колесом, но и получить их ко­ личественные характеристики. Для этого одновременно с фотографирова­ нием замеряют с помощью термоане­ мометра среднюю скорость потока и степень турбулентности в заданном диапазоне частот. В результате вели­ чину недостатка скорости Ап, м/с, в аэродинамическом следе можно под­ считать по формуле

АV= гѵ,ср»

где е — степень турбулентности; -'ср ■ средняя скорость.

Зная шаг лопаток рабочего колеса t и измеряя на фотографии расстояние между аналогичными точками, можно определить Ах3:

. . Д^зфот Ахз = t ------,

Гфот

где Ахзфот — горизонтальный участок эпюры скорости на фотогра­ фии;

^Фот— расстояние между аналогичными точками на фото­ графии.

Для судовых центробежных вентиляторов серии ЦС на рис. 58 представлена полученная указанным методом зависимость, безраз-

Дs

ходных кромок рабочих лопаток Аs =

D.

103