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: 89
Скачиваний: 1
zs
5!
е?
ЧЭ
03
Н
Спектральные характеристики шума вентиляторов серии ЦС
■2* «5 3*ЯSU5
I I I I I I
C4COt^<NOO<N^CSC
ююююмоюос
ю<т>см<осооос^счосч4©оооо-^со<мазг'-.тг<юі'''-'''±,о т*<
ЮЮЮЮсОсОЮіПГ'--Г''-ЮЮС'-ООЮЮСО<О^ОООіЛЮ<0^-СО
CD^r^OCOOißCD^h-COt^-COC^’^03^ooa>(N<N'^—<ЮіО ІС!£>ЮЩ[''ЬЮЮІч-МЛЮЬСОЮЮ0СОСОоОЮ,ЮЬМ£і
Ю^С^ІОО —oO<D«~'■^Г"-ЮСОСОСЧСЧ©ч^СОЮСЧСЧСОООСЗ<£>
l O t O l C i O N C J D l O O N N L O t O h - O O C D ^ U D C D C O o O t O t D C D t l K O
aiOcDtOCiCCt^-OC^OOlOCSa5C£>C^OOCOOO(NCOt^-cOiß«0
ЮСОЮСОСО^-ЮСОГ^-^ЮСОГ^-ООСОСОЮСОЮООССО^Г^СО
—Ю’ФЮСО —C4C^OC5LOC>CT5CNOOCr;OCSr-’^lCDcD-^-H’—- C£5COlOCDC^t^OtDOOC^-LOCOt^-OOLOtOt^*C^-r^-OOCOCOC^-t^-t^-
ю
О)Ю^О^Ю^СП0МЮ^С£)ЮОМО^Т1-(£)С^ЮСООСО lO^lOiONNOCDNpOlOCONOOSNbNNOONNOONN
00CNlciDC0<M0^CD^f,^t<C0l-0'^t‘t^,T^C4C43Ci<NTt‘t0t^-0^CDOC^
(M-aMiOCOO'tO^OONOiOinO'tC^^OOCOtDOCDOCl C£>©t0<x»t-o0i0<0t-00i0©c-00t^c0t^l"-t-00©t'-t^0000
Ю |
Ю |
(N—00<MlOO>ON<OONCO —OOSOlOOWfNoOCOOOW^oO <£>COlO^Ot'-t'-<OCDt'-OOlOCOl',-"ts-‘lOlOCDt4-t-t'4-COCOt'-l--<£>
-Nrt-0)00»HCOOOW^O^COW-HNNW-COC5COlßO) CDtOcTKDOOOCDtDNOOlONNoO^DcDNh-NoOCDtONNCD
Ю Ю
0)^000’tCO№05lONO^(N(NOOOlO^O-HOOpTl-CO
i ^ t O t O t O t Z . G O i O C O t ' ^ t ^ i O t O t ^ O O C O t O t ^ C O t ' ^ C O C D t D l ^ t ^ C O
COCЧCЛCCч^,ч^<ЮclOт^<-^rt4C^I’-•т^<0,—W lßNO'-OjO^r
lOCOlßCONOOlO ю-t- OOUOCOt^OOCDCOt^CO«OOOCO<£>t>l>-^
N-'CD'tOi^WfßO^-OOOOCOOWOcOO-COCiOOC^
ЮЮЮСО(ОСОЮЮМ^(О0^ОоОЮС£)О{О<СГ><0С£)Ю(ОЬ
‘LOLO^C^r^-COiOOOOt^LOt-OcDT^C^LO^COCOt^-CNTt4
l - . f - h - l ^ 0 0 0 3 t - ^ 0 0 a 5 t - t ^ 0 0 0 3 l ^ t > . 0 0 0 0 0 0 c r > l > - 0 0 0 0 a 3 0 0
с к
S с? н as
—<—. t^. tJ« Tt« Tf 00 00
C O ^ ^ ^ ^ f ^ t ^ ^ ^ T ^ T f C N C N T f ^ T p C O C O c O O O O O T f ^ C O
<j b}ü ö |
ü >=f~fö ö >=f~fö ö и а |
'д-^-и 0 д-^-и |
а - а -а З 3 a a § s a a s s a a a ä |
s s a a ä 3 а |
l O — C O O O C O t O C O O O ’ T Q O C O O O ' ^ C l W L O C O - ' t N l O l O O O ' - ^ Q O
10
сторонним всасыванием, что можно объяснить пониженными аэро динамическими нагрузками на лопатки рабочего колеса.
На судах иностранной постройки в кондиционерах встречаются
вентиляторы с другими типами лопаток рабочих колес, |
в частности, |
' с лопатками, загнутыми вперед или назад. При этом |
вентиляторы |
с лопатками, загнутыми назад, имеют более благоприятные аку стические характеристики.
Спектрограмма воздушного шума центробежных вентиляторов состоит из сплошной части и отдельных дискретных составляющих, превышающих на 5—15 дБ сплошной спектр. Типичная спектро грамма воздушного шума центробежного вентилятора показана на
L J S
Рис. 4. Типичная спектрограмма воздушного шума центробежного вентилятора.
рис. 4. Сплошную часть спектра составляет воздушный шум от вихревых систем и отдельных вихрей, образующихся в проточных каналах вентилятора, главным образом при обтекании лопаток ра бочего колеса. Существенное влияние на интенсивность и размер вихрей, а следовательно, на уровень и частоту шума оказывает начальная турбулентность потока на входе в рабочее колесо. Дис кретные составляющие воздушного шума в одноступенчатых цент робежных вентиляторах без направляющих и спрямляющих аппа ратов возникают в результате взаимодействия неравномерного по скорости в выходном сечении рабочего колеса потока с языком отводного канала (улитки). Эта составляющая шума может быть названа шумом от неоднородности потока.
Интенсивность составляющей шума от неоднородности потока,
проявляющейся на лопастной частоте І/г= |
и ее гармониках, |
|
60 |
в значительной степени зависит от величины зазора между рабо чим колесом и языком улитки. В настоящее время для устранения этой составляющей шума, резко снижающей комфортные условия на судах в силу своего высокого раздражающего воздействия на
человека, принимают зазор s= |
(0,1-4-0,13) D2 (D2— диаметр рабо |
|
чего |
колеса),'не считаясь при |
этом с общим снижением напора |
и к. |
п. д. |
|
И
Ю. И. Петровым и Г. А. Хорошевым [50, 69] разработан новый способ (см. гл. V) снижения шума от неоднородности потока с применением так называемых косых языков. В этом случае зазор между рабочим колесом и языком улитки можно принимать сколь угодно малым, сохраняя при этом полное давление и к, п. д. Шум вокруг электровентилятора может также определяться и шумом электродвигателя («магнитный» шум, шум встроенного в двига тель охладительного вентилятора, шум щеточных устройств), шумом, вызванным вибрацией стенок кожуха вентилятора от пуль сации давления внутри него, или вибрациями, распространяющи мися от электродвигателя и т. п.
Как показали исследования С. Я. Новожилова, у низконапорных вентиляторов (#<200 кгс/м2) шум вокруг вентилятора опреде ляется шумом его электродвигателя, у всех остальных вентилято ров он определяется исключительно аэродинамическим шумом са мого вентилятора.
Все средства борьбы с шумом вентиляторов можно подразде лить на две основные группы:
— акустические средства (глушители шума, звукоизолирующие выгородки и т. п.);
— средства снижения шума в источнике его возникновения (в элементах проточных каналов вентилятора).
Средства первой группы (см. гл. VI) в большинстве случаев обеспечивают необходимое снижение шума в помещениях судна, но имеют значительные габариты и массы.
Средства второй группы до последнего времени были недоста точно изучены. Существовавшие ранее представления об источниках шума, а также полуэмпирические зависимости шума от основных параметров вентиляторов не позволяли найти эффективные сред ства его снижения в источнике возникновения. Применение новей ших методов исследования потока в проточных каналах вентиля торов (исследование плоских неподвижных решеток профилей, структуры турбулентного потока и т. д.) позволили разработать оригинальные методы снижения шума (см. гл. IV).
§3. Воздушный шум осевых вентиляторов
Всудовых системах вентиляции и кондиционирования воздуха осевые вентиляторы применяются значительно реже, чем центро бежные. Это объясняется невозможностью создания в одной сту пени вентилятора необходимых давлений для работы высокоско ростных систем кондиционирования воздуха. Однако в тех случаях, когда по условиям компоновки оборудования в кондиционере тре буется сохранить осевое направление потока, а система имеет общее сопротивление не более 100 кгс/м2, можно применять осевые вентиляторы. Они незаменимы в локальных воздухоохладительных установках, сопротивление воздушного тракта которых состоит из сопротивления только воздухоохладительных батарей.
12
Спектрограмма воздушного шума осевого вентилятора, как и центробежного, состоит из сплошной части и отдельных дискретных составляющих (рис. 5).
Физическая картина образования сплошной части спектра шума (вихревой шум) аналогична картине, наблюдаемой у центробеж ных вентиляторов. Основным источником вихревого шума в осевых вентиляторах, отличающихся обычно от центробежных хорошо организованным потоком в решетках профилей и практически без отрывным их обтеканием, являются пульсации давления (подъем ной силы) на лопатках, связанные со сходом вихрей с задней кромки. Появление дискретных составляющих в спектре шума осе-
Рис. 5. Спектрограммы воздушного шума осевого вентилятора при различной производительности.
1— Q= ®НОМ’ 2 —Q> Qном"’ 3 —Q< ^НОМ'
Qjiom = 6000 м8/ч; Н = 50 кгс/м*; п = 1500 об/мин.
вых вентиляторов обусловлено в основном двумя причинами. Вопервых, вытеснением некоторого объема воздуха вращающимися лопатками — так называемый шум вращения [12]. Е. Я. Юдин [73] показал, что шум вращения обычно наблюдается у осевых венти ляторов с малым числом лопастей (г = 3-^5). У вентиляторов с гу
стотой решеток — >>0,5 уровень дискретных составляющих шума
в полосах 7 з или пол-октавы не превышает уровня сплошной части спектра. Во-вторых, появление дискретных составляющих опреде ляется взаимодействием статора и ротора. Интенсивность этого шума и его частота зависят от соотношения числа лопаток рабо чего колеса и спрямляющего аппарата, а также величины зазора между ними. Излучение шума в этом случае связано с тем, что лопатки рабочего колеса или спрямляющего аппарата периоди чески попадают в зону аэродинамического следа, в котором на правление и величина скорости потока воздуха существенно отли чаются от направления и величины скорости в основном потоке. Лопатки обтекаются нестационарным потоком, а периодическое изменение силы, действующей на каждую лопатку, порождает
13
звуковой импульс, основная частота которого соответствует лопаст ной частоте и ее гармоникам. Описанная картина излучения шума при взаимодействии решеток справедлива для величин зазоров между ними, меньших хорды b лопасти
При — £>1, т, е. изолированных колесах, на лопастной частоте мо
жет излучаться лишь звук вращения.
Исследования В. И. Зинченко [30] показали, что зазор между направляющим аппаратом (НА) и рабочим колесом (РК) оказы вает меньшее влияние на процесс образования дискретных со ставляющих шума от неоднородности потока. У судовых односту пенчатых осевых вентиляторов направляющие аппараты обычно отсутствуют или имеют достаточно большой зазор между НА и РК, в силу чего этот источник шума не имеет решающего значения. Существенное влияние на уровень шума на лопастной частоте, ее гармониках и боковых частотах оказывает взаимодействие РКиНА.
Акустические характеристики судовых осевых вентиляторов в значительной степени зависят от их производительности. При уменьшении производительности (Q <Q Hom) наблюдается резкое повышение шума вентилятора. Это объясняется наступлением от рывного обтекания решетки профилей рабочего колеса вентиля
тора. |
В |
спектре шума |
на этих режимах работы вентиляторов |
(см. |
рис. |
5) происходит |
интенсивный рост низкочастотных состав |
ляющих (до 500 Гц). При работе вентиляторов в области повышен ной производительности (Q >Q Hom) наблюдается увеличение уровня шума на высоких частотах (/>1 кГц) на 5—7 дБ и резкое увели чение дискретной составляющей шума вращения.
Несмотря на то что источники шума в осевых и центробежных вентиляторах одни и те же, их роль в образовании шума этих машин различна, в силу чего различен и спектральный состав их шума. У осевых вентиляторов спектр шума имеет равномерный характер с небольшим понижением в области высоких (более 1 кГц) частот. У центробежных вентиляторов спектр шума в боль шинстве случаев имеет максимум в области средних (до 1000 Гц) звуковых частот и резко снижается на высоких (более 5 кГц) ча стотах. Немаловажным фактором, влияющим на характер спектра шума вентиляторов, является размер входного патрубка. Чем больше размер патрубка вентилятора, тем меньшее сопротивление он оказывает излучению шума низких и средних частот. Иными словами, низшая граничная частота излучаемого через отверстие шума пропорциональна диаметру этого отверстия. С учетом того, что при одинаковом расходе размер входного патрубка осевых вен тиляторов всегда больше, чем у центробежных, первые излучают более интенсивный низкочастотный шум, чем это следовало бы ожи дать из анализа основных источников шума. У центробежных вен тиляторов в отличие от осевых не наблюдается сколько-нибудь су
14