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

Отсюда следует, что величина снижения спектральной состав­ ляющей звукового давления на лопастной частоте зависит только от относительной неравномерности шага ctm/cxo и не зависит от числа волн этой неравномерности Я по окружности РК.

Согласно (180) для снижения амплитуды давления на лопаст­ ной частоте m — zp до нуля |Д Lm=Zp — —со) необходимо, чтобы

J0 (2л — ) = 0 . Первый нуль функции Бесселя нулевого порядка имеет

\а ° !

место при аргументе, равном 2,40, второй нуль — при 5,52, тре-

неравномерности шага.

рис. 68 первые два предельных значения ат/ао показаны штрихо­ выми линиями. Из рисунка видно, что с точки зрения снижения одной лишь гармошки m = zp достаточно изменять величину а т /ао в пределах от нуля до 0,38.

При необходимости воздействовать на амплитуды других гар­ моник следует увеличивать ат/ао. Однако совершенно очевидно, что ат /ао должно быть меньше единицы, поскольку при ат /ао>1 пики повторяются.

Несмотря на то что число волн шаговой неравномерности Я не оказывает влияния на величину снижения интенсивности шума на лопастной частоте, выбору Я следует уделять особое внимание, по­ скольку она определяет балансировку РК. При Я=1 лопатки рас­ полагаются несимметрично и РК оказывается неуравновешенным. При Я>1 рабочие колеса являются уравновешенными.

Рассмотрим выбор неравномерности шага на следующем при­ мере. Допустим, что необходимо снизить интенсивность шума на

125

лопастной частоте на величину A l!i = Zp- 1 0 дБ. По графику, приве­

денному на рис. 68, находим, что такое снижение можно достичь при а т /ао=0,3; 0,57 и 0,72. С точки зрения конструктивного испол­ нения первое значение шаговой неравномерности более предпочти­ тельно. Подставив его в выражение (151), нетрудно рассчитать сц для различных zp и X.

На рис. 69 представлены текущие значения углового шага при

Рис. 69. Зависимость угловой неравномерности шага .от числа лопаток рабочего колеса: а — при А = 1; б — при Х=2.

этих рисунков, угловая неравномерность снижается с увеличением Zp и распределяется более равномерно по окружности. Рабочее ко­ лесо получается в этом случае конструктивнее, а технология его изготовления упрощается. Расчеты по приведенным в настоящем параграфе зависимостям хорошо согласуются с данными оптималь­ ного неравномерного расположения лопаток для уравновешенных и неуравновешенных РК вентиляторов [44, 84]. Вторая гармоника лопастной частоты (m = 2zp) определяется из соотношения

ЛБт=2гр = 20 I Jo ( m j + f J Pi (тат) |,

поскольку при Zp, сравнимых c (2zpccm)max уже нельзя в выражении (170) пренебрегать по крайней мере первым членом, образованным из функций Бесселя не нулевого порядка. Таким образом, на вто­ рой гармонике и гармониках более высокого порядка лопастной частоты составляющая шума АБНШ зависит также от сочетания числа лопаток zp .числа волн неравномерности X и числа т ф іjz.

На боковых частотах неравномерность шага может привести к уси­ лению составляющей шума лишь в случае большой относительной

126

неравномерности шага и минимального значения (равного единице) одного из числа: р' или р". Во всех других случаях неравномер­ ность шага не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на со­ ставляющую шума этой частоты. Нужно отметить, что исследова­ ниями шума вентиляторов, имеющих шаговую неравномерность, почти не занимаются. В литературе можно встретить лишь упоми­ нание о том, что такие вентиляторы применяются в качестве вен­ тиляторов охлаждения в автомобилях.

Сопоставление экспериментальных данных, приведенных в ра­ боте [84], с расчетами, выполненными по формуле (177), показы­ вает весьма удовлетворительное их совпадение.

ГЛАВА V

АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СУДОВЫХ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

§ 28. Задачи акустического расчета, —- последовательность его выполнения и исходные данные

В процессе проектирования судна необходимые величины сни­ жения шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха,* которые следует учитывать при разработке средств шумоглушения, могут быть установлены путем сопоставления ожидаемых уровней шума ** с их допустимыми значениями. Уровни шума, возникаю­ щего в помещениях при работе вентиляционных систем, опреде­ ляются акустическим расчетом этих систем.

Акустический расчет вентиляционной системы позволяет техни­ чески обоснованно подойти к выбору методов и средств борьбы с ее шумом в судовых условиях. При этом необходимые величины снижения шума систем не назначаются, а определяются как раз­ ности между рассчитанными уровнями шума системы без средств шумоглушения и их значениями, допустимыми по действующим нормам Госсанинспекции.

Таким образом, задача акустического расчета вентиляционной системы состоит в определении на стадии проектирования судна уровней шума, возникающего в помещениях при ее работе, с целью установления их соответствия нормам, а также разработки при необходимости мер шумоглушения для выполнения этих норм.

*В дальнейшем для краткости эти системы будем называть вентиляционными системами.

**Здесь и далее под уровнями шума понимаются уровни звукового давления

в октавных полосах частот. Уровни звуковой мощности шума оговариваются в каждом случае особо.

127

Путь, по которому следует вести акустический расчет вентиля­ ционной системы, был намечен А. И. Беловым [7]. Из рассмотрения двух1 возможных методов расчета им было показано, что более строгий волновой метод решения задачи распространения звука в вентиляционных системах чрезвычайно громоздок и, главное, малонадежен из-за сложности компоновки систем (наличия боль­ шого числа поворотов, разветвлений, изменения площади и формы проходного сечения), а также их насыщенности арматурой и раз­ личным оборудованием, акустические сопротивления которых не­ известны. В связи с этим А. И. Белов предложил при разработке метода акустического расчета вентиляционных систем ориентиро­ ваться на статистические представления о процессе распростране­ ния в них звука.

Акустический расчет вентиляционной системы начинают с вы­ явления источников шума и количественной оценки их интенсив­ ности. Затем определяют пути проникновения шума в рассматри­ ваемое помещение судна и устанавливают потери звуковой энер­ гии, которые имеют место при распространении шума по системе. После этого оценивают влияние звукопоглощающих свойств по­ верхностей этого помещения на уровни шума в заданной точке.

Впринципе акустический расчёт вентиляционной системы сводится

кустановлению по заданным шумовым характеристикам вентиля­ торов и кондиционеров уровней шума в ряде обслуживаемых ею помещений с учетом потерь и прироста звуковой энергии в эле­ ментах, арматуре и оборудовании этой системы. В результате та­ кого расчета определяют октавные уровни звукового давления

шума в заданной точке рассматриваемого вентилируемого помеще­ ния. При этом расчет уровней шума, создаваемого каждым из возможных источников шума в системе, ведут в такой последова­ тельности:

1.Устанавливают характеристики источников шума, в качестве которых могут быть октавные уровни его звуковой мощности и октавные уровни звукового давления, измеренные на определенном расстоянии от источника.

2.Находят величины потерь звуковой мощности при распро­

странении шума по системе. В случае непосредственного излучения шума в помещение такие потери принимают равными нулю, так как при распространении звука в судовых помещениях (обычно на расстоянии не более 5—6 м) потерями звуковой энергии в воздухе можно пренебречь ввиду их малости (0,048 дБ/м на частоте 8000 Гц, на более низких частотах эта величина еще меньше [11]).

3.Задаются положением точек в рассматриваемом помещении,

вкоторых требуется определить уровни шума, создаваемого вен­ тиляционной системой. В небольших по размерам помещениях на­ мечают одну точку в центре помещения на высоте 1,5 м от палуб­ ного настила. По действующим правилам в этой точке производят контроль уровней шума при сдаточных испытаниях судна. В боль­

ших помещениях можно намечать несколько точек, обычно в ме­ стах расположения рабочих постов.

128

4. Определяют акустические характеристики помещения и оце­ нивают их влияние на уровни шума, который будет возникать

внамеченной точке при работе системы вентиляции.

5.На основании полученных выше данных рассчитывают ок­ тавные уровни, создаваемые в помещении рассматриваемым источ­ ником шума.

Вуказанной последовательности выполняют расчет для каж­ дого из источников шума в системе: вентилятора, путевой арма­ туры, воздухораспределителя и т. д. После этого расчет должен быть продолжен.

6.Определяют суммарные уровни шума в заданной точке по­ мещения, обусловленные совместным действием всех его источ­ ников.

7.Устанавливают допустимые по нормам уровни шума для дан­ ного помещения с учетом его назна­ чения и категории судна.

8.Выявляют величины необходи­

с шумом, в процессе которых опре­ деляют их конструктивные параметры, обеспечивающие получение требуемой эффективности этих средств.

11. Производят поверочный расчет системы с учетом эффектив­ ности намеченных мероприятий по снижению шума.

Арматуру и элементы систем вентиляции рассматривают при этом как сосредоточенные и независимые одни от других источники шума [73]. Кроме того, эти источники полагают некогерентными из­ лучателями, в связи с чем их звуковые мощности складываются арифметически, а уровни мощности и звукового давления — лога­ рифмически:

логарифмического сложения двух уровней. При этом их суммарный уровень может быть представлен в виде

где Li — наибольший из слагаемых уровней, дБ;

6L-—добавка, определяемая из рис. 70 по разности Li—L2, дБ; Z-2 — наименьший из слагаемых уровней, дБ.

При выполнении таких расчетов промежуточные результаты ре­ комендуется округлять до 0,5 дБ [66], окончательный результат — до целого числа децибел.

В случае когда складываются п равных уровней, формула (181) приобретает вид

L = Lr \-10 lg л.

Суммирование уровней упрощается при использовании в про­ цессе вычислений специальной счетной линейки, описание которой дано, например, в работе [48].

Наиболее достоверные данные о шуме вентиляционной системы могут быть получены при введении в ее акустический расчет шу­ мовых характеристик оборудования, определенных непосредственно на специальном акустическом стенде. Широкому использованию таких данных при акустическом расчете судовых вентиляционных систем способствует тот факт, что все судовые механизмы, в том числе вентиляторы и кондиционеры, проходят акустический кон­ троль на стендах заводов-изготовителей.

Таким образом, в результате акустических испытаний вентиля­ ционных агрегатов на стендах заводов-изготовителей получают данные, которые представляют достаточно полную информацию об их шумовых характеристиках и вполне могут быть использо­ ваны в качестве исходных при расчетах шума судовых вентиля­ ционных систем. Значения уровней Lar и LBC приведены в соответ­ ствующей технической документации на вентиляторы и конди­ ционеры.

Приближенно с погрешностью ±5 дБ октавные уровни на вса­ сывании судовых центробежных вентиляторов при их работе на номинальных режимах могут быть определены по следующей эмпи­

130