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

Изменение уровня воздушного шума в зависимости от скорости натекания потока щ показано на рис. 19. Эта зависимость полу­ чена в результате большого числа измерений решеток, пара­ метры которых изменялись в указанных выше пределах.

С помощью описанного метода были проведены исследования влияния на шум решеток таких параметров, как угол установки профиля в решетке, кривизна, густота решеток, толщина профиля

иугол атаки (см. § 19).

§11. Установки для определения шума арматуры систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Описанная в § 10 аэроакустическая установка позволяет про­ водить исследования шумовых характеристик элементов судовой арматуры системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Рис. 20. Схема стенда для определения акустических характеристик элементов систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

К фланцу конфузора рабочего участка через переходный участок заданной длины (5—6 диаметров рабочего участка) крепят ис­ следуемую арматуру. Аэродинамические характеристики арматуры определяют обычными методами по измерениям полного давления до и после арматуры и скорости потока в переходном участке. Спектр шума измеряют теми же методами, что и при измерении шума плоских решеток профилей.

В литературе [34] можно найти описание более простых уста­ новок, предназначенных для исследования шума арматуры. Н. Ф. Егоровым и М. В. Обуховым была разработана установка, явившаяся дальнейшим развитием установки, описанной в работе

39

[34],— рис. 20. Основное требование, которое необходимо было выполнить при ее создании,— низкий шум потока в рабочем уча­ стке. Установка размещена в двух смежных помещениях. В одном из них расположен специально спроектированный вентилятор 8 с по­ ниженными уровнями шума, на всасывании которого до дроссели­ рующего органа 9 и после него установлены глушители шума 10. Нагнетательный трубопровод вентилятора 7 оборудован глушите­ лями шума и подсоединен к вентилятору посредством эластичного виброизолирующего патрубка. Для дополнительного снижения шума в области средних и высоких частот внутренние поверхности реактивного камерного глушителя 5 низких частот облицованы зву­ копоглощающими конструкциями 4.

Исследуемую путевую 3 или концевую воздухораспределитель­ ную 2 арматуру крепят с помощью переходных патрубков в звуко­ заглушенной камере, где создаются условия свободного звукового поля. Перепуск воздуха из этого помещения в помещение венти­ лятора осуществляется через глушитель шума 6. Скорость потока воздуха в рабочем участке контролируют по показаниям микро­ манометра 12 расходомерного коллектора И или в переходных па­ трубках рабочего участка с помощью трубок Пито.

Измерение частотных характеристик шума исследуемой арма­ туры производят в точках 1, расположенных на расстоянии 1 м от выходного сечения под углом 45° к оси воздушного потока, при различных скоростях воздуха через арматуру (см. рис. 20). Пока­ затель направленности шума арматуры определяют аналогично тому, как это описано в § 8 для вентиляторов и кондицио­ неров.

Для уменьшения объема испытаний арматуры и элементов сис­ тем вентиляции и кондиционирования воздуха, отличающихся раз­ мерами или скоростями воздуха, спектральные уровни шума можно

40

§ 12. Установки для определения заглушающей способности арматуры и глушителей шума

В настоящее время нет общепринятой методики определе­ ния заглушающей способности арматуры, элементов систем вен­

в одних и тех же точках вблизи выходного отверстия системы или глушителя, до и после включения их в установку. Исследуемый глушитель или арматуру в этом случае заменяют прямым патруб­ ком с внутренним сечением, равным эффективной площади сечения исследуемого элемента.

В качестве установки для проведения исследований заглушаю­ щей способности арматуры и глушителей шума может быть ис­ пользована любая из установок, описанных в § 10 и 11. Поскольку скорости воздуха в арматуре и глушителях сравнительно велики (20—50 м/с) и, следовательно, может иметь место дополнительное шумообразование [19], заглушающую способность арматуры и глу­ шителей шума обычно определяют без потока воздуха с ис­ пользованием искусственного источника шума. При таком способе значительно упрощается процесс измерения звукового поля внутри проточных каналов арматуры и глушителей, так как не требуется защита микрофона или акустического зонда от набегающего по­ тока воздуха.

Искусственный источник шума представляет собой блок дина­ миков, возбуждение на которые подается через усилитель мощ­ ности от электронного генератора шумовых сигналов. Динамики, входящие в этот блок, должны быть тщательно отфазированы и размещены по сечению воздухопровода так, чтобы на входе в ис­ следуемый элемент системы имело место диффузное поле.

В связи со сложным характером акустического поля в канале с поглощающими стенками, каким является глушитель шума, тре­ буются исследования не только суммарных характеристик ослабле­ ния шума (эффективности) глушителя, но и структуры звукового поля в различных его сечениях. Для этих целей может быть ис­ пользован акустический зонд, который вводят в глушитель через специальные отверстия в стенках.

С помощью таких измерений можно определить также величину затухания звука в глушителе на единицу его длины (на один ка­ либр) .

Оценка погрешностей при определении заглушающей способ­ ности арматуры систем вентиляции и кондиционирования воздуха и глушителей шума, выполненная Н. Ф. Егоровым применительно к судовым системам различных типов, показала, что эти погреш­ ности обычно не превышают 3—4 дБ.

41

§ 13. Аппаратура для проведения акустических исследований систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Для измерения воздушного шума и вибраций систем вентиля­ ции и кондиционирования воздуха применяют в основном аппара­ туру, предназначенную для акустических измерений механизмов, машин и оборудования. Подробное описание виброакустической измерительной аппаратуры можно найти в монографиях [9, 36]. Здесь же рассмотрим лишь некоторые основные приборы, исполь­ зуемые при измерениях.

Для измерения шума вентиляторов, кондиционеров, отдельных элементов и систем вентиляции и кондиционирования воздуха в це­ лом в заглушенных, реверберационных камерах и в судовых по­ мещениях обычно пользуются стандартной аппаратурой, включаю­ щей в себя в общем случае микрофон, измерительный усилитель и частотный анализатор.

Микрофоны в зависимости от типа приемного элемента подраз­ деляются на пьезокристаллические, электродинамические и конден­ саторные. При измерениях шума систем вентиляции и кондициони­ рования воздуха на заводских стендах и судах широко применя­ ются электродинамические микрофоны. Их основным достоинством является большой динамический диапазон измерений (20—140 дБ) при сравнительно низкой неравномерности (5—8 дБ) амплитудночастотной характеристики в широком диапазоне рабочих частот

(50—15000 Гц).

В Советском Союзе изготовляют микрофоны следующих марок:

МД-35, МД-38, МД-38Ш, МД-45, МД-55, МД-57, МД-59. Стоимость таких микрофонов сравнительно невысока и обращение с ними, в отличие от конденсаторных микрофонов, не требует особой осто­ рожности.

К числу основных недостатков микрофонов этого типа отно­ сятся влияние внешних магнитных полей и возможность загрязне­ ния пылью чувствительного элемента микрофона. Поэтому при из­ мерениях шума в судовых помещениях с высокими уровнями элек­ тромагнитных полей (помещения электростанций, главного распре­

ства, позволяющие измерять звуковые давления в динамическом диапазоне 10— 190 дБ. Неравномерность их частотной характерис­ тики в рабочем диапазоне частот (20—40 000 Гц) составляет в среднем ± 3 —5 дБ. Для стендовых лабораторных исследований шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха можно ре­ комендовать конденсаторные микрофоны отечественного производ­ ства марок МИК-5, МИК-бс, МК-5А, МК-7, 19А-1 и зарубежных фирм, в частности, датской фирмы Брюель и Къер типов 4131,- 4132, 4133, 4135 и др. Все эти микрофоны подключают к измери-

42

тельному усилителю через предусилитель (катодный повторитель). С ними следует бережно обращаться и хранить в специальных футлярах.

При измерениях шума систем в заглушенных камерах рекомен­ дуется применять микрофоны типов 4133, 4135 и 4145. Микрофон последнего типа позволяет измерять очень низкие уровни звука, а микрофоны 4133 и 4135 предпочтительны при измерениях интен­ сивных звуковых полей.

Микрофоны типов 4132, 4134, 4136 и 4138 с конусными нако­ нечниками следует применять для измерений в реверберационных камерах.

Для измерения низкочастотных составляющих воздушного шума фирма выпускает специальный микрофон типа 4146. Если

Рис. 21. Микрофон в специальном насадке для снижения низкочастотных помех.

/ — насадок; 2 — микрофон.

при измерениях шума из-за стесненности судовых помещений нельзя избежать обдува микрофона потоком воздуха, применяют специальные ветрозащитные экраны. При скоростях воздуха 3— 5 м/с следует устанавливать экраны из пористой полиуретановой губки или нейлоновой ткани, уменьшающие уровни ветровых по­ мех на 10—12 дБ, а при скоростях выше 5—10 м/с — конусные наконечники. Эти средства ветрозащиты имеют существенный не­ достаток, связанный с высокими уровнями низкочастотных помех, обусловленных аэродинамическими пульсациями воздуха при об­ текании конического насадка микрофона.

Г. А. Хорошевым и Ю. И. Петровым разработана специальная конструкция насадка к микрофонам (рис. 21), позволяющего на 5—8 дБ уменьшать помехи в диапазоне частот 50—300 Гц. Дости­ гается это тем, что между насадком и обтекателем микрофона по­ ток воздуха движется с положительным градиентом скорости, при котором происходит резкое снижение низкочастотных пульсаций давления в пограничном слое на поверхности обтекателя микро­ фона. Уменьшение пульсаций давления приводит к снижению аэро­ динамических помех (рис. 22), воспринимаемых микрофоном.

43

Для исследования акустического поля внутри глушителей шума, в воздухопроводах и элементах систем вентиляции и кондициони­ рования воздуха применяются специальные акустические зонды, представляющие собой трубки с внутренним диаметром 0,5—4 мм и длиной до 250 мм. Фирма Брюель и Къер выпускает набор типа UA 0040, состоящий из четырех зондов, надеваемых на капсуль полудюймового микрофона типа 4133, 4134 или 4148. Амплитудночастотная характеристика таких зондов линейна до 1000 Гц с по­ следующим снижением в среднем на 1,5 дБ в диапазоне до 10 кГц на октаву. При использовании акустических зондов требуется их систематическая контрольная калибровка.

Рис. 22. Спектрограмма воздушного шума при измерениях микрофоном, расположенным в по­ токе воздуха.

/ — микрофон без насадка; 2 — микрофон с насадком.

Измерительный усилитель служит для определения интеграль­ ного уровня воздушного шума. Если в его комплект входит микро­ фон и предусилитель, то такой прибор называют шумомером. Оте­ чественные шумомеры [9, 36] типов Ш-63, ПІ-ЗМ, МИУ, Ш-52 в комплекте с электродинамическими микрофонами позволяют из­ мерять уровни шума от 25 до 150 дБ в диапазоне 40—10 000 Гц. Лучшим из отечественных шумомеров сейчас является ИШВ-1, имеющий диапазон рабочих частот 22—12 000 Гц.

Из приборов иностранных фирм могут быть рекомендованы шу­ момеры, выпускаемые фирмой Брюель и Къер, типов 2203, 2205, 2206, фирмой RFT, (ГДР) типов PSI-101, PSI-102, фирмой Дэйв

(Англия) — типа 1400 Е и др.

При измерениях шума в судовых помещениях особенно удобны портативные прецизионные шумомеры 2203, 2205 и 2206 (рис. 23).

Подробное описание шумомеров отечественного и зарубежного производства, их характеристики и указания по применению при­ ведены в работах [9, 36].

44