книги / Справочник по судовой акустике

двухкамерного расширительного; в — однокамерного резонансного.

Акустическая эффективность утилизационного котла ориентировочно оцени­ вается как эффективность однокамерного расширительного глушителя. Для сни­ жения, габаритов котел иногда комбинируют с глушителем, т. е. к котлу последо­ вательно пристраивают однокамерный глушитель.

Расчет однокамерного расширитёльного глушителя. Ослабление уровней шума ALrjl однокамерным глушителем рассчитывается по формуле

где т = sJsTp — коэффициент расширения, характеризуемый отношением пло­ щади проходного сечения расширительной камеры % к площади сечения трубо­

провода газовыпускной системы srp; f = fjfm — безразмерная частота, представ-

ляемая отношением среднегеометрических частот третьоктавных полос / к харак­ теристической частоте глушителя /т = с/4/к; /к — длина расширительной ка­ меры, м.

Максимальное ослабление шума глушителем имеет место при / = 1. Длина

м, выбирается из условия

с

где /шах — частота, на которой должно быть обеспечено максимальное значение Д1Тр снижения шума глушителем.

Предварительное значение т принимают исходя из соблюдения условия

(5.4.4) на безразмерной частоте / = 1. Диаметр расширительной камеры D опре­ деляется по формуле

где d— диаметр трубопровода выпускной системы.

Расчет выполняется по формуле (5.4.5) для всех значений /» соответствующих третьоктавным частотам, с учетом значений т и /к. Значение т ориентировочно оценивается по графикам, приведенным на рис. 5.38. Если в результате расчета не будет выполнено условие (5.4.4), расчет следует повторить для вновь принятого значения т. При этом т не должно превышать значения, определяемого условием

т С (c/2fd)2.

lKv hi2“ “ соответственно длина первой и второй камер, м; /гл = 1К± + /Кз —

длина глушителя, м; /тр — длина соединительной трубки, м.

Предварительные значения длин /К1, /К2, /тр и т выбирают по графикам, при­

веденным на рис. 5.39. Максимальные ослабления шума получаются при значе­ ниях klKl = 1,9ч-2,4 рад и klKl = 4,1-К4,7 рад.

Диаметр расширительных камер определяется по формуле (5,4.7). При соеди­ нении камер несколькими трубками расчет глушителя производится, как для слу­ чая одной соединительной трубки, площадь проходного сечений которой равна сумме площадей всех трубок. Эффективность глушителя рассчитывается по фор­ муле (5.4.8) для всех значений волнового числа к, соответствующих среднегеоме­ трическим частотам третьоктавных полос, и для выбранных значений длин камер и трубки. Если в результате расчета не будет выполнено условие (5.4.4), расчет повторить для новых значений т, /К1, /К2> /тр и /РЛ.

Увеличение длины соединительной трубки обусловливает повышение эффек­ тивности глушителя на низких частотах и снижает нижнюю граничную частоту глушителя. При равенстве длин камер (/к = /к ) в частотной характеристике

6)

глушителя появляются полосы пропускания, обусловленные полуволновым резо­ нансом камер; частичное устранение этих полос достигается при длине соедини­ тельной трубки, равной длине камеры (2/тр = /к). Частотная характеристика глу­ шителя практически.не имеет провалов, если длина камер принимается разная

(*к1 ч4, Ц ) - Расчет резонансного глушителя. Ослабление шума однокамерным резонанс­

ным глушителем определяется в зависимости от длины камеры /к по одной из фор­

мул .(обозначения см. на рис. 5.37): При "/к 0,4Ярез

AZ»rjj = 101g ^ 1 -f-

при /к £>0>4Афез

где Ярез = с//рез — длина звуковой волны на резонансной частоте / ре3, м; V = = 0,785 [D 2 — (dTp + 2h)2] lK — объем резонансной камеры, м3; sTp — пло­

щадь проходного сечения трубопровода газовыпускной системы, м2; с0 — прово­

а — диаметр соединительного отверстия; h — глубина соединительного отверстия (толщина стенки трубопровода), м; п0 — число отверстий; / — функция Фока, определяемая по графику рис. 5.40 по заданному значению отношения alt (t —

шаг отверстий, м); / = f/fpe3 — безразмерная частота; f — среднегеометрические частоты в третьоктавных полосах, Гц;

вательности. Задавшись значением частоты fpQ3таким образом, чтобы она совпала с частотой f третьоктавной полосы, в которой требуется обеспечить максимальное ослабление шума, по формуле (5.4.12) определяют отношение c0/V. Зная требуемое ослабление шума в определенном диапазоне частот, по графикам рис. 5.41 опре­ деляют отношение V c0Vl2s^p, на основании которого для заданной площади srp находят произведение c0V. По значениям c0V и cJV определяют проводимость Со и объем камеры V. Из конструктивных соображений на основании значения V выбирают диаметр DK и длину /к камеры.

Расчет ослабления шума глушителем выполняется по формуле (5.4.9) или (5.4.10) . Если в результате расчета не соблюдается условие (5.4.4), расчет повто­ ряют на основе новых исходных параметров.

Параметры соединительных отверстий выбираются из условия, что протя­ женность зоны отверстий /0 должна быть меньше Ярез/12, а шаг отверстий t больше 1,2а. Задавшись диаметром отверстий а, их шагом / и глубиной /г, по формуле (5.4.11) для известной проводимости с0 определяют число соединительных от­ верстий п0. Если полученное количество отверстий не может быть размещено на стенке внутренней трубы глушителя, нужно задаться новыми значениями a, t, h и вновь определить число отверстий.

При выборе параметров однокамерного резонансного глушителя необхо­ димо учитывать следующее. Увеличение объема V и уменьшение с0 приводит

Рис. 5.41. Расчетные характеристики однокамерного резонансного глушителя.

к снижению /резУвеличение с0 и V при неизменном значении параметра V c0!V расширяет зону ослабления шума; ослабление при этом возрастает незначительно. При длине резонансной камеры 1К< : 0,4^рез в характеристике заглушения меньше полос пропускания, чем при 1К> 0,4Л,резПри размещении соединительных от­ верстий в средней части внутренней трубы резонансной камеры полосы ослабле­ ния шума почти вдвое шире, чем при размещении отверстий в начале камеры. Увеличение площади сечения соединительных отверстий приводит к возрастанию / рез и расширению зоны ослабления шума. С увеличением параметра

V~c0Vl2sTp при неизменном значении V c0!V зона ослабления расширяется, а ре­ зонансная частота остается неизменной. Увеличение 1К при уменьшении D при­ водит к сужению зоны ослабления и увеличению числа чередующихся полос ослабления и пропускания.

Литература к гл. 5

1.Борьба с шумом. Под ред. Е. Я. Юдина, М., Изд-во ли

клапанного механизма дизеля. — Труды ЦНИИМФ, вып. 152, 1971,'с. 105— 114.

транспортного морского флота./НТО им. акад. А. Н. Крылова. Материалы по

характеристики судовых малооборотных дизелей. — Труды ЦНИИМФ, вып. 171, Л., 1973, с. 73— 84.

9. З и н ч е н к о В. И., К у п р е е в В. П., П о г р е б н я к Н. В. Исследование акустических характеристик турбонаддувочных агрегатов судо­

Оценка технического состояния дизеля по виброакустическим параметрам.

15.И с т о м и н П. А. Крутильные колебания в судовых ДВС. Л ., Судо­ строение, 1968.

16.К у р н а т о в В. Д. Применение корреляционного метода в иссле­

дованиях шума сгорания дизелей. Энергомашиностроение, 1967, Ns 3, с. 14— 19.

судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Л., Судостроение, 1974.

The Institution of Mechanical Engineers. Proceedings. 1968— 1969, vol. 183, part I,

ducted by the CIMAC Working Group «Noise». — The Institute of Marine Engi­

noise and its control. — International Automobiltechnischer Kongress, München,

Г лава 6

СНИЖЕНИЕ ШУМА ПАРОТУРБИННЫХ И ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

§6.1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ШУМА ПТУ И ГТУ

Паротурбинные установки. Основными источниками шума в судо­ вой ПТУ являются: главный турбозубчатый агрегат (ГТЗА), состоящий из паро­ вой турбины и редуктора; парогенератор (котел) с обслуживающими его меха­ низмами— турбокомпрессорами или котельными вентиляторами; паропроводы с клапанами управления; вспомогательные турбогенераторы.

Паровая турбина, входящая в состав ГТЗА, ввиду особенностей ее рабочего процесса и высокой теплозвукоизоляции не может быть превалирующим источ­ ником шума установки; главный источник шума ГТЗА — зубчатый редуктор.

Паровой котел обычно ке является источником шума, однако при определен­ ных условиях в самом котле, а чаще в хвостовых его частях, где расположены разного рода трубчатые теплообменники, могут возникнуть газодинамические автоколебательные процессы, вызывающие не только интенсивный шум, но и раз­ рушение агрегата. Шум системы* котельной вентиляции генерируется в районе котельных вентиляторов и их воздухоприемных устройств.

В практику современной судовой энергетики внедряются котлы с высоким давлением-воздуха, подаваемого для сгорания топлива, — так называемые котлы с наддувом, или парогенераторы. Для сжатия воздуха используются газотурбокомпрессоры,. являющиеся мощным источником шума.

Паропроводы (газопроводы) с. клапанами управления, так же как редукторы, являются главными источниками шума ПТУ и ГТУ. Способы борьбы с шумом этих источников представляют определенную сложность и будут рассмотрены ниже.

У вспомогательных турбогенераторов, так же как у ГТЗА, основным источ­ ником шума служит зубчатый редуктор. Однако при хорошем качестве его изго­ товления уровень шума турбогенератора не превышает 85—95 дБА. Качество ре­ дуктора в значительной степени зависит от размеров зубчатых колес: чем они меньше, тем точнее можно их изготовить и тем меньше уровень шума редуктора. Отечественной промышленностью освоен выпуск малошумных редукторов для турбогенераторов. У безредукторных турбогенераторов с прямой передачей мощ­ ности от турбины на генератор при надлежащем монтаже и балансировке роторов проблема шума, как правило, не возникает.

Атомные энергетические установки с точки зрения шумности мало отличаются от обычных ПТУ, за исключением того, что у них большую роль играют такие источники шума, как паропроводы и-регулирующие клапаны.

Газотурбинные установки. .В отличие от паровой турбины, газотурбинный двигатель (ГТД) оказывает наибольшее влияние на шумность ГТЗА. Ввиду спе­ цифических конструктивных особенностей и характера рабочих процессов ГТД вызываемый им шум может достигать на расстоянии 1 м 110— 120 дБА, т. е. зна­ чительно превышать допустимые нормы. Если своевременно не принять необхо­ димых мер, то на судне могут сложиться ненормальные условия труда.

Шум ГТУ, как и шум ПТУ, имеет высокочастотные спектры, чем и опреде­ ляется его особая вредность. Основными источниками шума ГТУ, кроме газотур­ бинного двигателя, являются: редуктор ГТЗА, воздушные трубопроводы с раз­ личного рода регулирующими устройствами и система выпуска установки.

На судах применяют два вида газотурбинных установок: ГТУ «тяжелого» типа и ГТУ .«легкого» типа. ГТУ тяжелого типа рассчитываются на длительный срок службы, имеют большую массу и габариты. ГТУ легкого типа обычно со­ здаются на базе более форсированных авиационных ГТД, имеющих меньший