Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Снижение тонального шума и повышение экономичности радиальных центробежных вентиляторов

Диссертация: Снижение тонального шума и повышение экономичности радиальных центробежных вентиляторов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Практическая ценность работы: • использование различных языков, выполненных из пористых материалов, позволит снизить шум на частоте следования лопаток на 3 дБ в широком диапазоне по расходу при использовании пористого языка, пропитанного битумом, а при использовании пористого языка снижение шума составило 2 дБ. Использование пористых языков позволит повысить напор вентилятора на 4−7… Читать ещё >

Содержание

  • Общая характеристика работы
  • Глава 1. Обзор исследований по снижению аэродинамического шума лопаточных машин
    • 1. 1. Краткая классификация шума лопаточных машин и обзор теоретических исследований по оценке шума лопаточных машин от неоднородности потока
    • 1. 2. Обзор исследований по влиянию конструктивных параметров проточной части лопаточных машин на шум вследствие неоднородности потока
    • 1. 3. Об управлении отрывом дозвукового потока с целью повышения экономичности и снижения шума
    • 1. 4. Потери энергии в кожухе, методы повышения экономичности и снижения шума вентиляторов
    • 1. 5. Анализ шумовых характеристик современных радиальных вентиляторов

Снижение тонального шума и повышение экономичности радиальных центробежных вентиляторов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

диссертационной работы. Борьба с производственным шумом стала одной из самых актуальных задач по улучшению условий труда обслуживающего персонала. С увеличением мощности растет быстроходность и окружные скорости центробежных лопаточных машин — вентиляторов, а, следовательно, и шум. Повышенный шум влияет на нервную и сердечнососудистую системы человека, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям. Специалисты утверждают, что за счет повышенного шума заболеваемость людей возрастает на 30%. А уровни шума радиальных центробежных вентиляторов отечественного и зарубежного производства, как правило, значительно превышают действующие санитарные нормы.

Таким образом, шум — один из самых опасных факторов техногенного воздействия на человека и окружающую среду. Самый вредный для здоровья человека — так называемый тональный шум, т. е. шум на определенной частоте. Санитарные нормы для него ужесточены. Таким образом, в первую очередь, усилия должны быть направлены на борьбу с этим видом шума.

Цель работы. В настоящее время наиболее распространенными являются так называемые пассивные способы уменьшения шума, т. е. установка различных глушителей, звукоизолирующих кожухов, экранов, вибродемпфирующих покрытий на уже существующих машинах. Эти способы позволяют значительно снизить уровень шума лопаточных машин, но их применение приводит к увеличению массы, габаритов, дополнительному сопротивлению газовоздушного тракта и удорожанию установки. Снижение шума в источнике его возникновения является наиболее перспективным из-за меньших капиталовложений, экономии массы и габаритов оборудования и может быть эффективно осуществлено, в первую очередь, на стадии проектирования нового оборудования, либо при модернизации старого, но требует глубоких исследований и накопления информации по акустическому совершенствованию лопаточных машин.

Научная новизна работы:

• получена зависимость для оценки уровня звукового давления на частоте следования лопаток при различных геометрических параметрах проточной части центробежного вентилятора, на основе формулы разработана программа, позволяющая прогнозировать изменение уровня тонального шума при изменении геометрии проточной части;

• исследовано влияние языков, выполненных из пористых материалов. Использование этих языков, позволило снизить шум на частоте следования лопаток.

• исследовано влияние перфорации языка. Происходить смещения отрыва потока вниз по течению за счет отсоса на поверхности языка. Установлено, что перфорация зоны 1 может уменьшить тональный шум и повысить КПД вентилятора.

• исследовано влияние языка с выступом в сторону рабочего колеса. Установлено, что выступ может уменьшить тональный шум и повысить КПД.

• исследовано изменение статического давления на поверхности языка по углу и ширине языка.

• исследовано влияние сетки на входе языка на уровне шума и экономичности. Установлено, что обеспечивается снижение вихревого (широкополосного) шума при незначительном снижении КПД.

Практическая ценность работы: • использование различных языков, выполненных из пористых материалов, позволит снизить шум на частоте следования лопаток на 3 дБ в широком диапазоне по расходу при использовании пористого языка, пропитанного битумом, а при использовании пористого языка снижение шума составило 2 дБ. Использование пористых языков позволит повысить напор вентилятора на 4−7% в зависимости от вариантов языков по сравнению с исходным языком. КПД вен 5 тилятора при использовании пористых языков увеличился в пределах 1,7−3,2% на оптимальном режиме по расходу в зависимости от варианта языка.

• перфорация языка вентилятора приводит к смешению отрыва потока вниз по течению за счет отсоса на поверхности языка. С помощью перфорации в первой зоне языка, возможно повысить КПД на 2% с уменьшением тонального пгума на 2 дБ.

• введение в проточную часть центробежного вентилятора выступа на теле языка высотой 10 мм позволит снизить тональный шум на 3−6 дБ в зависимости от расхода, повысить напор на 2,6%, увеличить КПД на 2% на оптимальном режиме.

• исследовано изменение статического давления на поверхности языка по углу и ширине языка, что позволяет использовать различные способы для совершенствования течения потока в районе языка.

• введение сетки в проточную часть на теле языка, влияет на уровень шума и экономичность. Вывялено, что в качестве оптимального варианта сетки можно предложить сетку калибром 5*5*1,5, которая обеспечивает снижение уровня шума на лопаточной частоте на 1−4 дБ, в зависимости от режима работы.

• получена зависимость для оценки уровня звукового давления на лопаточной частоте. Исследовано изменение пульсационной силы при различной конструкции языка, что позволяет выбрать лучший вариант языка и снизить тональный шум.

Методы исследования. Для достижения поставленной цели использованы методы: аналитический и экспериментальный. Обработка данных, полученных в результате экспериментов, базировалась на программно-графических методах. Достоверность результатов подтверждена сходимостью данных теоретических и экспериментальных исследований и обусловлена точностью измерительной аппаратуры и достаточным объемом экспериментов.

Реализация работы. Расчетно-теоретические разработки, выполненные в диссертации, используются на кафедре «Теплотехники и турбомашин» Российского университета дружбы народов при подготовке магистров и аспирантов. Результаты экспериментальных исследований рекомендованы проектным организациям.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на XXXIII, XXXIV, XXXV, XXXVI научных конференциях профессорско-преподавательского состава Российского университета дружбы народов (1997 -2000 гг.) на заседаниях секции «Теплотехники и турбомашин».

Публикация работы. По теме диссертации единолично и в соавторстве опубликовано 6 научных статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с конкретными выводами, основных выводов по диссертации, списка литературы из 72 наименований. Объем диссертации составляет 126 страниц машинописного текста, 59 рисунка, 2 таблицы.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

1. Шум, возникающий из-за нестационарности потока в спиральном корпусе вентилятора, может иметь как дискретный, так и непрерывный спектр. Спектр шума от неоднородности потока всегда имеет дискретные частоты. Часто на этих частотах уровень звукового давления превышает остальные на 10−15 дБ в зависимости от типа вентилятора и поэтому требует снижения в первую очередь, т.к. вносит значительную часть в суммарный уровень шума.

2. Выполнены теоретические исследования по оценке тонального шума центробежных вентиляторов при различных геометрических параметрах проточной части. Получена зависимость для оценки уровня звукового давления на лопаточной частоте при различных геометрических параметрах проточной части. Исследовано изменение пульсационной силы в зависимости от конструкций языка.

3. Составлена программа для расчета на ПЭВМ уровня звукового давления тонального шума центробежных вентиляторов. Выполнена теоретическая оценка изменения уровня звукового давления тонального шума центробежного вентилятора при различных геометрических параметрах проточной части.

4. Создан стенд для испытания центробежных вентиляторов.

5. Составлена программа обработки аэродинамических данных на ПЭВМ, выполнена оценка точности измерений при аэродинамических исследованиях центробежных вентиляторов.

6. Анализ спектрограммы заводского центробежного вентилятора показал, что спектр характеризуется наличием дискретных частот, уровень звукового давления которых выше широкополосного шума на 10−13 дБ. Уровень звукового давления на частоте следования лопаток превышает 11 дБ. Узкополосный анализ показал, что уровень звукового давления на частоте тонального шума превышает.

14 дБ. Снижение тональной составляющей на частоте следования лопаток позволит снизить суммарный уровень звука на 2,5 дБ при удалении главного раздражающего фактора — тонального шума.

7. Исследовано влияние языков, выполненных из пористых материалов, использование этих языков, позволило снизить шум на частоте следования лопаток на 3 дБ в широком диапазоне по расходу при использовании пористого языка, пропитанного битумом, а при использовании пористого языка снижение шума составило 2 дБ. Указанное стало возможным благодаря введению виброизоляции и вибропоглощения. Использование пористых языков позволило повысить напор вентилятора на 4−7% в зависимости от вариантов языков по сравнению с исходным (не пористым) языком. КПД вентилятора при использовании пористых языков увеличился в пределах 1,7−3,2% на оптимальном режиме по расходу, в зависимости от варианта языка. Повышение аэродинамических характеристик вентилятора произошло в результате улучшения условий обтекания элементов проточной части вентилятора при различных вариантах пористых языков, имеющих разные сопротивления продуванию.

8. Исследовано влияние перфорации языка. Происходить смешение отрыва потока вниз по течению за счет отсоса пограничного слоя на поверхности языка. С помощью перфорации языка в первой зоне удалось повысить КПД на 2% с уменьшением шума Lnz на 2 дБ. Для того чтобы с уверенностью сказать, что послужило причиной улучшения характеристик вентилятора необходимо было провести дополнительные эксперименты. Поэтому были проведены измерения статического давления Рсх, по которому можно так же судить о характере потока.

9. Исследовано влияние языка с выступом в сторону рабочего колеса. Установлено, что выступ может уменьшить тональный шум и повысить КПД. Установка выступа высотой 10 мм позволила снизить тональный шум на 3−6 дБ в зависимости от расхода, повысить напор на 2,6%, увеличить КПД на 2% на оптимальном режиме.

10. Исследование изменение статического давления на поверхности языка по углу и ширине языка показывают, что величина Рст в различных сечениях меняется неодинаково. По мере увеличения расхода (G>Gopt) картина распределения Рст (во всех сечениях) на языке становится более сложной. Перепады давления значительно увеличиваются. И, наоборот, при G.

11. Исследовано влияние сетки на входе языка на уровень шума и экономичность вентилятора. Выявлено, что снижение вихревого (широкополосного) шума составляет 2 дБ на оптимальном режиме, при незначительном снижении КПД (сетка калибра 5*5*1,5),.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Борьба с шумом на производстве- справочник. Под ред. Е. Я. Юдина. М.- Машиностроение -1985 400стр.
  2. Р. И. Григорян Ф.Е. шум газотурбинных установок. -Л: Судостроение -1969. 342 стр.
  3. Справочник по судовой акустики/ Под ред. И. И, Клюкина и И. И. Бололепова -Л: Судостроение -1978.-504 стр.
  4. Авиационная акустика/ Под ред. А. Г. Мунина. -М.: Машиностроение, 1986.-243 стр.-4.1
  5. Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. -М.: Наука. -1981.-208 стр.
  6. Борьба с шумом/ Под ред. Е. Я. Юдина -М.:Стройиздат.-1964.-704 стр.
  7. Л.Я. Избранные труды Л.: Судостроение.-1997.-600 стр.
  8. Л.Я. О звуке вращения воздушного винта журнал технической физики. 1942-Т. 12 стр. 2−13.
  9. Е.Я. О шуме вентиляторов // Промышленная аэродинамика 1944 —2.-42 стр.
  10. Lighthill M.I. The sound generated aerodynamically// Proc. Roy. Soc. Ser."A", -1954.-V 222.-№l 148
  11. Г. А., Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Борьба с шумом вентиляторов.-М: Энергоиздат.-1981.-143 стр.
  12. Feiler Charles Е. Conrad Е. William. Noise from turbomachinery // Journal of Aircraft. -1976. v, 13-№ 2
  13. Homicz G.F., Indwing G.R., Lordi J.A. Theoretical and experimentel studies ofdiscrete-tone rotor-stator interaction noise// AI A A Paper.-1975.-№ 443
  14. Е.Я. исследование осевых вентиляторов с направляющими аппаратами// Промышленная аэродинамика. 1974. № 3
  15. Г. А., Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Шум судовых систем вентиляциии кондиционирования воздуха -Л: Судостроение. 1974. 198 стр.
  16. Tyler J.M., Sofrin T.G. Axial flow compressor noise studies// SAE transaction1962.-№ 70. -52 p.
  17. Голстейн Мервин E. Аэродинамика -M. Машиностроение.-l981.-288 стр.
  18. В. Обзор методов снижения шума центробежных вентиляторов. М.
  19. Конструирование 1982-Т 104. -11стр.
  20. Kasin S.b., Hatta R.K. Turbine noise generation, reduction and prediction// AIAA1. Paper -1975.-№ 499
  21. Г. А. и др. Исследование влияния нерадиального расположения сопловых лопаток на аэродинамические и виброакустические характеристи-ки.-Изд. Ленинградского кораблестроительного института-1975 -вып. 101
  22. Х.А. и др. Исследование виброакустических характеристик одноступенчатой активной турбины. -JI. Судостроение -1973.-№ 6.
  23. Bartenwerfer N. Gicadi Т. Neise W. Agnon R. Noise reduction in centrifugal fans by means of acoustically lined casing// Noise Contr. Eng. -1977. -v.8. -№ 3.
  24. Emblentom J.F.W. Experimental study of noise reduction in centrifugal blow-ers//Journal of Acoustical Sosiety of America. -1963.-v35.-№ 3.
  25. Emblentom J.F.W., Thiesen G.N. Noise reduction of compressor using segmental stator blades// Canadian Aeronautics and Space Journal. -1970 v. 16-№ 9.
  26. Х.А. и др. Исследование виброакустических характеристик одноступенчатой реактивной турбины.// М.: Энергомашиностроение. -1974.-№ 321.
  27. Ю.Д., Митюшкин Ю. Л., Перевозников А. В. Влияние соотношениячисел сопловых рабочих лопаток на воздушный шум одноступенчатой осевой турбины, — Известия вузов, — Энергетика.-1975.-№ 12.
  28. Ю.Д., Машаев В. А., Митюшкин Ю. Л. Влияние ширины рабочего колеса на виброакустические характеристики одноступенчатой турбины.-М. Энергомашиностроение.-! 976.-№ 7.
  29. Патент Великобритании, FLG (F02k¾.F01d5/14).№ 1 284 341,1969
  30. Р.А. Шум выхлопа стационарных газовых турбин // Энергетические турбины и установки: Тр. американского общества инженеров-акустиков. — 1978. — № 2.
  31. Hawkings D.L. The effect inlet condition on supersonic cascade noise// Journal of sound and vibration. -1974—v. 33.-№ 3.
  32. Нисиваки Хидео, Такеда Кацуми, Фудзии Сеити. Шумовые характеристики вентилятора с неравномерным шагом расположения лопаток. -Когикэн нюсу-1977.-№ 215 (япон.).
  33. Прандтль J1., Механика вязких жидкостей, сб. «Аэродинамика», под ред. Дюренда В. Ф., Т. 3, Оборонгиз, М. -Л., 1939.
  34. Fottinger Н., Mitt. Vereinig. Grosskesselbesitzer, Н.73, 1939.
  35. Г., Теория пограничного слоя, Изд-во «Наука». 1969.
  36. Schubauer G.B. Spangenberr W.G., Forced Mixing in Boundary Layers, J. Fluid Mech., 8, pp. 10−32 (1960).
  37. Moore C.A. Kline S.G., Some Effects of Vanes and of turbulence on two-dimensional Subsonic Diffusers, NACA TN 4080,1958.
  38. Cochran D.L. Kline S.G., Some Effects of Vanes and of turbulence on two-dimensional Subsonic Diffusers, NACA TN 4309,1958.
  39. Kline S.G., On the Nature of Stall, J. Basic Engeneg. Trans. ASME, Ser. D (Sept1959).
  40. Gibson A.H., On the Flow of water Through Pipes and passages Having Converging or Diverging Boundaries, Proc. Roy. Soc. London, A, 83, № 563 (March 1910).
  41. Cochran D.L. Kline S.G., Use Short Flat Vanes for Producing Efficient Wide angle two-dimensional Subsonic Diffusers, NACA TN 4309,1958.
  42. Hewson С.Т., The Growth and separation of f turbulent Boundary Layer, Cambridge University, 1949. Диссертация.
  43. Cole D., The Law of the Wake in the turbulent Boundary Layer, J. Fluid Mech, 1, pp 191−226(1956).
  44. Fox R.W. Kline S.J., Flow Regimes in curved Subsonic Diffusers, ASME paper, 61 WA-191, No v-Dec 1961.
  45. П. Чжеи Управление отрывом потока: экономичность, эффективность, безопасность передов с англ. под ред д.т.н. Е. Н, Бондарева. М. Мир 1979
  46. . Осевые и центробежные компрессоры. М. Машгиз.1959.
  47. В.И. Спиральный отвод центробежной компрессорной установки. Труды ВНИИКИМАШ. вып. 1, — 1956.
  48. Рис.В.Ф. центробежные компрессорные машины. M.-JL: Машиностроение, 1964.
  49. М.Т. Исследование потерь и условий оптимальной работы спиральной камеры центробежного нагревателя. «Теплотехника», -1963. № 7
  50. В.Н. Центробежные Вентиляторы . М. Машгиз, 1951.
  51. А.А., Анисимов С. А. Влияние нескольких параметров диффузорно-улиточной части на работу кольцевой ступени центробежного компрессора.: Труды III Всесоюзной конференции по компрессорным машинам.
  52. Bokor A. A comparison of some acoustic duct lining material, according to Scott’s theory // Journal of Sound and Vibration. — 1971. — v. 14.78. — 212 p.
  53. Хорошев Г. А Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Шум судовых систем вентиляции икондиционирования воздуха. —Л.: Судостроение. — 1974. — 198 с.
  54. Патент США ,№ 4 474 543, 1984
  55. Ф.Е. Исследования некоторых задач акустики, связанных с проблемой снижения шума судовых газотурбинных установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. — Л. — 1970. — 16 с.
  56. Esk В., Ventilatoren, 4. Auflege, Springer-Verlag. Berlin, 1962, Fans, 1 st English Ed., Pergmon Press Ltd, Oxford, 1973.
  57. К.П., Галеркин Ю. Б. Центробежные компрессоры . —Лю.: Машиностроение, 1982. —271 с.
  58. W., «Einflnb von Zungenabstand und Zungenradius onf Kennlinie und Gerausch eines Radial-ventilators» DLR-FB 69−16, 1969.
  59. Smith W.A., O’Malley J.K. Phelps A.H.,"Reducing Bledes Passages Noise in Centrifugal Fans", American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engeneers Transaction, Part 11, Vol. 80, 1974, pp 45−51.
  60. Ploner В., Herz F.,"New Design Measures to Reduce Siren tones Caused by centrifugal Fans in Rotating Machines", Brown Boveri Revue, vol. 56, 1969, pp. 280−287.
  61. Lyons L.A. Platter S., «Effect of Cut-off configuration on Pure Generated by
  62. Small Centrifugal Blowered», Journal of the Acoustical Society of America. Vol 35, pp. 1455−1456.
  63. Г. А., Петров Ю. Н. «об уменшении уровня шума центробежных вентиляторов». Судостроение № 3, 1965, с. 15
  64. G., «Geraushminderung bei Groben Elektrishen Maschinen Siemens Zeitschrift, vol. 35, 1961, pp. 111−121.
  65. Krishnappa G.,"Effect of Modurated Blade Spacing on centrifugal fan Noise». Proceeding Internoise 1980, Miami, Flo., Dec 8−10, 1980, pp 215−218.
  66. B.E., Северина H.H., Соломахова Т. С. Исследование шума радиальных вентиляторов и способы его снижения — М.: Энергомашиностроение. — 1982. — № 7. —- 42 с.
  67. Rechenberg L., Evolutions Strategie, Frommam Verlag, Stuttgart, 1973.
  68. СкучикЕ., Основы акустики, т.1. -M--l 976.-520 с.
  69. I.С., Lafontaine R.F. «Measurement of vorticity noise source in f centrifugal fan», Fan Noise bruit des ventilateurs An International INCE Symposium. CETIM Senlis (France). -Sept 1−3. 1992. -pp. 205−212
  70. О.П., Манченко В. О. Аэродинамика и вентиляторы. Машино строение, 1986. -279 с.
  71. Г. Н. Прикладная газовая динамика. -М.: Наука, 1976. -888 с.
  72. Д.В., Баженова Л. А., Римский-Корсаков А.В. Физика аэродинамических шумов. — М.: Наука. — 1967. — 107 с.
  73. Deming A. Propeller rotation noise due to torque and thrust. — NASA TN. —1940.—v. 747,—№ 454.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?