книги / Справочник по судовой акустике
..pdf
|
|
Полноедавлс |
|
О сновные ха р а кте р истики судовы х кондиционеров |
|
|
Максимальная |
Пание, |
Тип электродвигателя |
Максимальная потребляемая мощность,кВт |
|
Тип кондиционера |
производи |
|
|
или электровентилятора |
тельность, ккал/ч |
|
тельность, м’/с |
|
|
|
|
Общий уровень шума конди ционера, дБ
вокруг агрегата |
на всасы вании |
на нагне тании |
|
Ц е н т р а л ь н ы е |
в ы с о к о н а п о р н ы е к о н д и ц и о н е р ы ( а г р е г а т ы ) |
|
|
|
||||||
|
|
|
д л я о д н о к а н а л ь н о й |
с и с т е м ы |
|
|
|
|
|
||
К И В -1 9 /1 7 А |
0,53 |
1700 |
Э лектродвигатель |
А О М 41-2 |
3,4 |
|
— |
— |
— |
72,5 |
• 395 |
К Т -5 6 /2 0 |
1 ,5 6 * 1 0 % |
2000 |
Э лектродвигатель |
А М Т 61 -2 |
10,7 |
|
— |
92 |
— |
— |
850 |
К Т -9 0 /3 0 |
2 ,5 * 1 0 % |
3000 |
Э лектродвигатель |
А М Т 72 -2 |
24,3 |
|
|
98 |
— |
— |
950 |
Ц е н т р а л ] ь н ы е в ы с о к о й о п о р н ы е к о н д и ц и о н е р ы д л я д в у х к а н а л ь н о й |
с и с т е м ы |
|
|||||||||
«Бриз-30» |
0,832 |
2400 |
Э лектровентилятор 40ЦС -34 |
7,65 |
53 900 |
— 58 000 |
75 |
86 |
75 |
1080 |
|
«Бриз-56» |
1,56 |
2000 |
Э лектровентилятор 56ЦС-34 |
11,0 |
100 500— 110 000 |
77 |
93 |
75 |
1525 |
||
«Пассат-30» |
0,832 |
2500 |
Э лектровентилятор |
40ЦС -34 |
7,65 |
53 900 |
— 58 000 |
75 |
86 |
75 |
1040 |
«Пассат-48» |
1,33 |
2200 |
Э лектровентилятор |
56ЦС -34 |
11,0 |
86 000 |
— 95 000 |
77 |
92 |
75 |
1210 |
«Пассат-56» |
1,56 |
2000 |
Э лектровентилятор |
56ЦС-34 |
11,0 |
100 500 |
— 110 000 |
77 |
93 |
75 |
1380 |
и высоких частот на 3—5 дБ выше, чем при работе «на тарелку» при той же ско рости потока.
В системах кондиционирования на судах все более широкое применение находят воздухораспределительные устройства типа «перфорированный под волок», которые позволяют значительно уменьшить количество воздуха, пода ваемого в кондиционируемое помещение, и, как следствие, снизить скорость
ù,âB
Рис. 7.5. Спектрограммы воздушного шума возду хоохладителя ОВПЧ при различных скоростях на бегающего потока.
j — V= 20 |
м/с; 2 — и — |
= 15 м/с; |
3 — V = 10 м/с. |
Рис. 7.6. Спектрограмма воздушного шума при точного тройника 1 (угол ответвления 45°, площади
ответвляющихся |
каналов |
|
равны) |
и центробежного |
|
вентилятора |
2 (Q = |
|
= 0,222 |
м*/с, |
Н = |
= |
2550 Па). |
|
приточных струй. Это обусловливает относительно малый шум таких воздухорас пределителей [9]. Устройства с подачей воздуха под перфорированную зашивку при скорости воздуха во входном патрубке около 10 м/с, а в отверстиях 3 м/с являются наименее шумными из всех существующих в настоящее время.
В панельных воздухораспределителях с подводом воздуха через боковые перфорированные перемычки уровень шума по сравнению с воздухораспредели телями с обычными перфорированными панелями намного выше, особенно в об ласти средних звуковых частот. Щелевые воздухораспределители в виде обычной щели, без окон и направляющих сопел, сравнительно малошумны при скоростях движения воздуха в канале перед щелью 10 м/с, а в щели — не более 5 м/с. Шум всех воздухораспределителей быстро нарастает по мере увеличения скорости движения воздуха во входном канале. v'
§7 .2 . СНИЖЕНИЕ ВИХРЕВОГО ШУМА
ЙШУМА ОТ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОТОКА ВЕНТИЛЯТОРОВ
Снижение вихревого шума. Акустическая мощность излучаемого лопаточным аппаратом вентиляторов воздушного шума, обусловленного пульса циями давления на лопатках, определяется по зависимости [10]
N — |
ЗЬс3 J* |
(/*! г2) — I |
X |
|
|
X |
|
|
|
X |
о, (х) f2 (х) е2(х) [ - | ^ £ Ч * ) ] |
dx, |
(7.2.1) |
|
где р — плотность воздуха, кг/м3; b, z — длина хорды и число лопаток в колесе, м; 1Х— размер вихря по длине лопатки (по оси х), м; rx, г2 — корреляционные радиусы вихря по нормали к поверхности лопатки и вдоль ее хорды, м; е, / — степень и спектр турбулентности пограничного слоя на поверхности лопатки в месте схода (срыва) потока; vt — скорость натекания потока на лопатку, м/с; Pi» Р/п — Угол входа и среднегеометрический угол потока в решетке,
Из выражения (7.2.1) ясно, что для уменьшения акустической мощности необходимо снижать скорость натекания потока и характеристики турбулент ности, а также выбирать оптимальные параметры решеток профилей при заданных
напоре |
и |
производительности. |
Из работы |
[10] следует, |
что |
оптимальные па |
||||
раметры решеток лопатки имеют следующие значения: |
|
|
|
|
|
|||||
Геометрический угол входа |
|
|
Рл = |
(27-32)° |
|
|
||||
Кривизна |
профиля |
7 = |
у - = |
0,07 -г- |
0,08 |
при у - |
< 1,0 |
|||
|
|
|
|
0,1 -f- 0,11 при у - > |
1,0 |
|||||
Густота |
решетки |
|
у - |
= 1,5 при |
/ > 0 ,1 0 |
|
||||
|
|
|
|
у - |
== 1,0 |
при |
7 < 0 ,1 0 |
|
||
Угол атаки |
|
1 = 3 |
5° при / < |
0,07 |
|
|||||
|
|
|
|
1 = 0 |
3° |
при / ^ |
0,07 |
|
||
Относительная толщина профиля в пределах ее изменения (0,06—0,12) практически не влияет на шумность решетки лопаток.
При проектировании малошумных осевых вентиляторов необходимо соблю дать следующие требования:
1) выбирать коэффициент давления вентилятора выше обычного; так, если для расчета энергетических характеристик вентиляторов рекомендуемое значение
коэффициента давления ступени составляет Н = 0,15—0,20 при са с 0,3 и Н =
= 0,25-ь0,3 при са < |
0,5, то для проектирования осевого вентилятора с понижен |
|
ными уровнями шума этот коэффициент следует принимать |
0,3-ь0,35; |
|
2) обеспечивать |
оптимальные условия обтекания периферийных сечений |
|
лопаток рабочего колеса, которые являются наиболее интенсивными источни ками шума;
3) исключать появление в спектре шума вентилятора интенсивных состав
ляющих, |
обусловленных неоднородностью потока на частоте |
f = |
km!60 (fc = |
= 1, 2, 3, |
п — частота вращения рабочего колеса, об/мин); |
с |
изложенными |
4) выбирать параметры решеток лопаток в соответствии |
|||
выше рекомендациями и с учетом аэроакустнческих характеристик плоских ре шеток профилей, представленных на рис. 7.7. На рисунке даны характеристики решеток, у которых кривизна профиля изменяется в пределах от 3 до \\°/ гу стота решетки от т = 0,5 до т = 2,0 и угол атаки от.—9 до -|-5°.
Р ис. 7 .7 . А э р о а ку с ти ч е с ки е |
|
х а р а кте р и с ти ки |
п л о с ки х |
реш еток л о п а |
то к |
( ^ i |
|||||
= 1,5, X — X т = 1 , 0 ) ; |
в— Ц 5 |
-8 |
( • — |
т = 0 , 5 , |
Х |
- Х т = |
1,0); |
г - Ц 5 - 8 |
( — |
* = |
|
Ц 7 -8 |
( ------ т |
= |
1,5, |
Х - Х |
т = 2 , 0 ) ; |
ж — |
Ц 11 -8 (X —-X ^ |
||||
в)
60 м /с). Р еш етки: |
а — Ц З -8 ( ------ т = |
0,5, X — Х т = 1,0); |
б = Ц З |
- 8 |
( • — |
т = |
|||
J.5; |
X — X х = |
2 ,0 ); |
д — |
Ц 7 -8 |
( • — х = 0 ,5 , |
X — X т |
= |
1,0); |
е — |
!.0 ); |
з — Ц 11 -8 ( • — . т = |
1,5, |
Х - Х |
Т = 2 , 0 ) |
|
|
|
|
|
Интенсивность воздушного шума, излучаемого рабочим колесом или на правляющим аппаратом, может быть оценена по формуле (для точки, находя щейся на расстоянии 1 м от всасывающего отверстия под углом 45° к его оси при Vi = 60 м/с):
(7.2.2)
где гп, гк — периферийный и корневой радиусы колеса вентилятора; I — высота лопатки; / п, с — интенсивность шума, излучаемого решеткой профилей, эквива лентной периферийному сечению колеса при 1^ = 60м/с (определяется по рис. 7.7).
Уровень интенсивности воздушного шума, излучаемого рабочим колесом или направляющим аппаратом вентилятора при относительной скорости натекания на периферийное сечение лопатки v± = var, определяется из выражения
(7.2.3)
Рассчитав несколько вариантов облопатывания осевых вентиляторов и опре делив с помощью формулы (7.2.3) уровень их шума, можно выбрать вариант решетки лопастей с минимальной шумностыо.
Эффективным средством снижения вихревого шума центробежных вентиля торов, в которых, как правило, имеет место отрывное обтекание всасывающей поверхности лопасти, являются сетчатые турбулизаторы, устанавливаемые на входные и выходные кромки рабочего колеса и вращающиеся вместе с ним. При установке турбулизаторов на входных кромках лопаток происходит турбулизация потока воздуха, примыкающего к поверхности лопатки. При этом наблюдается
перенос некоторой части |
энергии из основного |
потока межлопаточного канала |
в область турбулентного |
пограничного слоя. В |
результате этого профиль по |
граничного слоя изменяется, его эпюра становится более полной, что приводит к повышению устойчивости пограничного слоя и смещению точки отрыва вниз по потоку. Результатом этого является уменьшение вихревого шума лопаточного аппарата. Положительное воздействие турбулизатора на аэро акустические ха рактеристики решеток профилей проявляется также и в том, что вихри, образу ющиеся при обтекании турбулизатора, разбивают большие отрывные вихри на более мелкие, масштаб которых будет определяться параметрами турбулизатора. При этом наблюдается общее снижение звуковой мощности, излучаемой решеткой лопаток.
Аэроакустическая эффективность сетчатых турбулизаторов определяется следующими факторами:
—условиями обтекания решетки профилей, которые в свою очередь зависят от типа профиля, его кривизны, угла атаки, густоты решетки и т. д.;
—параметрами и размерами турбулизаторов: диаметром проволочки рс,
коэффициентом живого сечения *5, размером по шагу решетки сетчатого турбу лизатора;
— местом установки турбулизатора по хордё лопатки и шагом решетки (в случае, если турбулизатор прерывистый).
Условия обтекания профиля в решетке могут быть охарактеризованы одним параметром — эпюрой распределения скорости (давления) по профилю (макси мальной безразмерной скоростью на профиле ом. Q = v jv x и градиентом скорости вблизи максимума скорости). Зависимость акустической эффективности тур булизаторов для различных диапазонов частот от vMtб представлена на рис. 7.8.
Наибольший акустический эффект турбулизаторов достигается, если их оптимальные параметры определять из выражения
(7.2.4)
где /с — шаг проволочек в сетке; S — коэффициент живого сечения в сетке.
О птим альное значение S п р а кти ч е ски для всех парам етров реш еток (пм.б = == 4-т-11), прим еняем ы х в соврем енны х судовы х вентиляторах, л е ж ит в довольно
у з ки х |
пределах |
(S opt |
= |
0 ,5 -г-0 ,6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
П ри выборе параметров тур б ул иза то р о в следует учиты вать характер спектра |
|||||||||||||||||||||||||||||
шума вентилятора . Если наибольш ее сни ж ени е необхрдимо получить |
в области |
|||||||||||||||||||||||||||||
н и зки х и |
средних частот (до |
2— 3 кГ ц ), |
то целесообразно использовать сетчаты й |
|||||||||||||||||||||||||||
турбулизатор с относительно больш им диаметром |
проволочки |
(ôc = |
1-5-1,5 мм). |
|||||||||||||||||||||||||||
П ри |
этом |
в |
области |
вы со ки х |
частот уровни ш ум а м о гут несколько |
возрасти. |
||||||||||||||||||||||||
Д л я сни ж е ни я |
ш ум а |
во |
всем зв уко во м диапазоне частот целесообразно исполь |
|||||||||||||||||||||||||||
зовать |
турбул изатор |
с |
меньш им |
диаметром |
проволочки |
(ôc = |
0 ,4 -5-0 ,8 мм), но |
|||||||||||||||||||||||
егоч акустическая |
эф фективность |
при |
этом будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
несколько |
|
меньше. С учетом |
условий |
течения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
воздуха в |
центробеж ны х |
вентиляторах |
|
целесо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
образно устанавливать тур бул иза то р ы на части |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
длины |
л о п а то к, |
прим ы каю щ ей |
к |
|
переднему |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
д иску . |
П отери |
давления |
и сни ж е ни я |
к . |
п. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
вентилятора |
п ри |
этом |
п р а кти че ски |
|
не |
|
наблю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
дается |
(рис. |
7 .9). Д л я |
центробеж ны х вентиля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
торов |
серии |
Ц С |
оптим ал ьная |
длина |
сетчатого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
турбулизатор а |
составляет |
(0 ,4 — 0,5) I, |
где |
I — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
длина |
входной |
кр о м ки |
л о п а тки . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Т урб ул иза тор ы |
целесообразно |
|
устанавли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
вать |
та кж е |
|
и |
на |
вы ходны е |
|
кр о м ки |
л о па то к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
рабочего |
колеса. |
Х о т я |
а кустиче ска я эффектив |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
ность |
эти х |
тур б ул иза то р о в |
|
незначительна, |
но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
они |
вы равниваю т |
поле |
скоростей |
в |
м еж лопа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
точны х ка на л а х, |
способствуя тем самым н е ко то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
рой |
ком пенсации |
|
потерь |
давления |
|
и |
к . п . д ., |
|
Рис. 7.8. С ниж ение |
ур о вн я |
||||||||||||||||||||
которы е имеют место |
п ри |
прим енении тур б ул и |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
ш ум а |
сетчатыми |
тур б ул и за - |
|||||||||||||||||||||||||||
заторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
торам и в зависимости о т ма |
||||||||||
Д л я сни ж е ни я |
вихревого |
ш ум а, генерируе |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
ксим альной скорости на п р о |
|||||||||||||||||||||||||||||
мого |
рабочим |
колесом |
вентилятора |
п ри |
|
отры в |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
филе. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ном обтекании л о па то к, |
наряду с турбул изато - |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
/ - |
Af = 20-И350 |
|
Гц; |
2 — |
|||||||||||||||||||||||||
рами |
м о гут |
прим еняться |
т а кж е |
полупроницае |
|
|
||||||||||||||||||||||||
мые |
(перфорированные) |
ло па тки |
(рис. |
|
|
7.10). |
|
Af = 20 4-5600 |
Гц; |
|
3 — Af = |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
= 20 -г-15 000 |
Гц. |
|
|||||||||||||||||||||||
Перфорация заставляет во зд ух перетекать с |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
гнетательной' |
поверхности |
|
л о па тки |
|
на |
|
всасы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
ваю щ ую . |
Т о ч к а отры ва |
по то ка смещается вниз по течению , а следовательно, |
||||||||||||||||||||||||||||
улучш аю тся |
а кустиче ски е |
ха р а кте р и сти ки |
лопаточного |
аппарата. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
Ч тобы |
ум еньш ение ш ум а не сопровож далось ухудш ением |
аэродинам ических |
|||||||||||||||||||||||||||
ха рактеристик |
реш еток |
л о п а то к, |
парам етры |
перф орации |
необходимо |
вы бирать |
||||||||||||||||||||||||
по граф икам , |
приведенны м ,на |
рис. 7.11. Если требуется п о лучи ть |
м аксимальное |
|||||||||||||||||||||||||||
снижение |
ш ум а |
и м ож но д о пусти ть |
некоторое -ухуд ш ение |
аэродинам ических ха |
||||||||||||||||||||||||||
р а ктеристик вентиляторов, следует |
приним ать |
значение |
коэффициента |
перфо |
||||||||||||||||||||||||||
рации k = |
0,15-г-0,20. В тех сл учаях, ко гд а требования по энергетическим |
х а р а к |
||||||||||||||||||||||||||||
теристикам ж е стко |
огр а ниче ны , |
коэффициент перфорации не долж ен |
превы ш ать |
|||||||||||||||||||||||||||
к = |
0 ,0 8 ^ 0 ,1 2 . И з |
р ис. |
7.12 |
видно, наприм ер, что |
п ри |
к — 0,18 и d0XB = |
2,4 мм |
|||||||||||||||||||||||
снижение |
ш ум а |
составляет |
5— 12 д Б |
по |
сп е ктр у |
при |
незначительном |
(на 1% ) |
||||||||||||||||||||||
ухудш ении к . п . д. ве н тил ято р а . П р и |
|
k = |
0,1 и d0TD = |
1,8 мм сниж ение ш ум а при |
||||||||||||||||||||||||||
f < 4 ты с. Г ц |
составляет 4— 6 д Б , но к . п. д. вентилятора увеличивается н а 10% . |
|||||||||||||||||||||||||||||
Д л я скоростей возд уха, обы чны х в суд овы х вентиляторах, диаметр отверстия |
||||||||||||||||||||||||||||||
в л о п а тка х |
следует |
вы бирать |
в |
пределах |
d0TB = |
l- î- 2 |
мм, причем меньш ие диа |
|||||||||||||||||||||||
метры отверстий |
соответствую т |
рещ еткам |
|
с |
л учш им и |
условиям и |
о бтекания ло |
|||||||||||||||||||||||
п аток. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в пределах а = |
|
|
|
|
||||
О птим альны й |
у го л н а кл о н а отверстия |
л е ж и т |
40-5-50°. П р и |
|||||||||||||||||||||||||||
больш их у гл а х |
на кл о на отверстий ( а > |
60°) аэродинамические параметры |
реше |
|||||||||||||||||||||||||||
т о к л о п а то к (Су, Сх) ухуд ш а ю тся (рис. 7 .13); одновременно наблюдается сниж ение акустической эф ф ективности. П ри а < 40° значения AL, Д Су, Д Сх п р а кти ч е ски не изм еняю тся, а трудности изго то вле н ия перф орированны х л о па то к при м алы х а сущ ественно увеличиваю тся.
Ю
В
1 X 0
Р и с. 7.9. С п е ктр ш ум а вентилятора 45 Ц С -24 |
(в ц е н т р е — ■схема рабочего колеса) |
|
|
на выходе |
сетка 2,5 х |
|
сетка 2,5 X 2,5X0,6 (I = |
|
И = 2330 Па, Л = |
'2 ,5X 0,6 (Q = |
1,25 м я/с. |
0,545) |
|
|
Рис. 7.10. Схема перф орированной л о па тки .
ЛСХ
Рис. |
7.11. В л и я н и е коэффициента перф орации |
k на |
аэроаку- |
[стические ха р а кте р и сти ки п л о с ки х реш еток |
л о па то к. |
||
AL = |
Lисх р — £ Перф. р! &Су —^перф.р “ ^исх. р; |
АСх ~ |
|
|
^исх. р*"~^перф.pï Аф™АРперф.р —д Рисх. р- |
||
Р ис. 7.12. С пектр воздуш ного ш ум а вентилятора 40Ц С -17 .
•— * исходный |
вентилятор, |
лопатки |
не |
перфорированы] |
(Q = |
|||
— 1,11 |
м3/с; Я |
— 1545 Па; |
т] = 0,688); |
Д — д |
лопатки перфо |
|||
рированы (A s=s |
о,1; d0TB = |
1,8 |
мм; |
Я = |
1505 |
Па; ri = |
0,782); |
|
X — X |
лопатки |
перфорированы |
(к — 0,18; |
</отп — 2,4 мм; |
Я = |
|||
|
|
1500 Па; ri ^ 0,678) |
|
|
|
|||
На аэродинамические характеристики перфорированных лопаток суще ственное влияние оказывает относительная площадь перфорированной поверх
ности лопатки (по отношению ко всей площади лопатки) 5 = 5перф1Ы, где b иI—длина хорды и Длина лопатки; 5перф—(*охп— х±0тв—хотр) /перф,
где /Перф— Длина перфорированной лопатки; х с соответствующим индексом —
Рис. 7.13. Влияние угла наклона отверстия в лопатке на аэроакустические характеристики плоских решеток лопаток.
0,25 |
0,20 |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
0 |
0,05 |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,50 s |
Рис. 7.14. .Влияние площади перфорации на акустическую эффек тивность.
координаты по хорде: хот? — точки отрыва потока, *10ТВ — первого ряда отвер стий, хото — последнего ряда отверстий.
Если перфорация осуществляется по всей длине лопатки, имеет место ра венство
g __ *ОТВ |
X 1 OTD "— •Х'ОТР |
Зависимость акустической эффективности перфорированных лопаток AL от 5 (рис. 7.14) показывает, что при 0,15 значение AL практически остается