Стартовая >> Архив >> Генерация >> Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок

Влияние концевых эффектов и гидравлический расчет глушителя - Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок

Оглавление
Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок
Акустические определения
Аппаратура для измерения и анализа шума
Вопросы нормирования уровней шума
Источники шума на паротурбинных электростанциях
Шум газотурбинных установок
Общие методы уменьшения шума на энергопредприятиях
Характеристики глушителей и звукопоглощающих материалов
Глушители активного типа
Реактивные глушители шума
Физико-механические свойства звукопоглощающих материалов
Акустические характеристики звукопоглощающих материалов
Моделирование каналовых глушителей
Выбор звукопоглощающего материала и защитного покрытия для облицовки каналов
Влияние геометрических размеров канала на характеристики затухания
Влияние концевых эффектов и гидравлический расчет глушителя
Акустический расчет глушителя
Глушители шума дутьевых машин
Глушители шума для газовых турбин
Глушители на выбросе пара
Список литературы

Эффективность глушителя определяется не только затуханием по длине облицованного канала, но и дополнительным снижением звука на входных и выходных участках [см. выражение (3-1)]. Это дополнительное уменьшение передачи звука в области низких частот происходит, главным образом, за счет отражения на изменениях переходного сечения, а в области высоких частот — за счет рассеяния быстрозатухающих волновых мод высокою порядка.
Наиболее значительное отражение низкочастотного звука происходит при выходе газовоздуховодов небольшого размера в открытое пространство. В табл. 5-4 представлены уровни звуковой мощности, сниженные в результате отражения от конца воздуховода, выведенного в открытое пространство, в зависимости от площади проходного сечения [18].

Таблица 5.4
Значение отраженной от конца воздуховода звуковой мощности (дБ)


Площадь
поперечного
сечения,
м2

Среднегеометрическая частота основной полосы, Гц

63

125

250

500

1000

2000

0,005

27

21

15

10

5

1

0,01

24

18

12

7

3

0

0,02

20

15

10

5

1

0

0,03

19

14

8

4

1

0

0,05

17

12

7

3

0

0

0,07

16

11

6

2

0

0

0,1

14

9

4

1

0

0

0,2

12

7

3

1

0

0

0,3

11

6

2

0

0

0

0,5

8

3

1

0

0

0

0,7

7

3

1

0

0

0

1

6

2

0

0

0

0

Снижение уровней звуковой мощности для промежуточных значений площади поперечного сечения, не указанных в табл. 5-4, определяется интерполированием.
В глушителях шума обычно стремятся к плавным изменениям проходного сечения с целью создания малого гидравлического сопротивления потоку. Поэтому потери на отражение низких частот в активных глушителях шума на входе и выходе весьма невелики— обычно не более 3 дБ. В то же время поправки на снижение звука высоких частот могут достигать 10 дБ, что необходимо учитывать в расчетах акустической эффективности.
Высокочастотное добавочное поглощение зависит от отношения площади проходного сечения в одной ячейке глушителя SH4 к длине звуковой волны λ. Для трубчатых и пластинчатых глушителей с толщиной пластин 2d|=100-^200 мм концевая поправка ALK определяется по рис. 5-5 [18]. Для глушителей с большей толщиной пластин концевая поправка имеет меньшее значение, чем кривая 1 на рис. 5-5, а для более тонких пластин наибольшее значение ΔLK остается примерно равным 10 дБ, однако, наступает при более малых значениях отношения А-
По-видимому, высокочастотное добавочное поглощение за счет рассеяния волновых мод высокого порядка успевает полностью развиться При длине каналового глушителя порядка трех калибров, что и обусловливает, как было отмечено в § 3-2, экономическую эффективность использования сравнительно коротких глушителей с длиной в несколько калибров.
онцевая поправка в активном глушителе
Рис. 5-5. Концевая поправка в активном глушителе
1 — пластинчатого типа; 2 — трубчатого типа

Рассмотрим некоторые вопросы расчета и проектирования переходных участков от газовоздуховода к глушителю. Для создания минимального гидравлического сопротивления в глушителе и исключения возможности возникновения интенсивного шумообразования в каналах скорость потока в глушителе должна быть минимальной. С другой стороны, обеспечение малой скорости потока в глушителе ведет к возрастанию габаритов и стоимости глушителя.
Обычно скорость потока в глушителях для энергооборудования, которое чувствительно к сопротивлению в газовоздушных трактах, выбирается не более 15—20 м/с. При этом эффектом генерации шума в глушителе практически можно пренебречь. Для больших скоростей потока необходимо вводить поправку на вторичное шумообразование в глушителе по методике, разработанной И. М. Пичугиным и приведенной в Ц8].
При подключении глушителя к газовоздуховоду, скорость потока в котором обычно значительно больше 20 м/с, необходимо использовать переходные участки с постепенным изменением проходного сечения — диффузоры. Для обеспечения минимальных гидравлических потерь и равномерного распределения скоростей потока по сечению следует использовать плавные диффузоры с углами расширения 6—12.  Методы расчета конических, прямоугольных и пирамидальных диффузоров с оптимальными углами расширения изложены в работе [7].
При больших требуемых степенях расширения применение диффузоров с малыми углами расширения становится уже нецелесообразным, во-первых, из-за возрастания длины диффузоров и, во-вторых, из-за возникновения неравномерного распределения скоростей в выходном сечении. Поэтому при больших степенях расширения следует использовать короткие диффузоры, имеющие: I) .устройства для отсоса или сдува пограничного слоя, 2) направляющие лопатки или разделительные стенки, 3) криволинейные стенки, 4) оребренные стенки, 5) ступенчатое расширение — сначала короткий диффузор с плавными углами расширения, а затем внезапное расширение уже при меньших скоростях потока. Не все из перечисленных способов улучшения работы коротких диффузоров приемлемы для использования в глушителях шума. Например, в диффузорах со сдувом или отсосом пограничного слоя возникают обходные пути для распространения шума через отверстия в стенках.
Некоторые возможные схемы коротких диффузоров для присоединения глушителей шума представлены на рис. 5-6. Разделительные стенки в диффузоре с большими углами расширения (более 30°) делят его на ряд диффузоров с малыми углами, как показано на схеме а). Число стенок п в зависимости от угла расширения а равно 2— при а = 30°, 4— при а = 45°—60°, 6 — при а=90°—120°. Расстояния между разделительными стенками на входе в диффузор должны быть строго одинаковыми, а на выходе — примерно одинаковыми. На входе и выходе из диффузора разделительные стенки должны иметь продолжение длиной не менее 1/10 расстояния между стенками. Рассмотрен плоский диффузор с разделительными стенками, где расширение осуществляется только в одной плоскости.
Схема коротких диффузоров
Рис. 5-6 Схема коротких диффузоров: а — с разделительными стенками; б — с изоградиеитными криволинейными образующими; в — ступенчатого; г — с разделяющим обтекателем пластины глушителя

Одновременное расширение в двух плоскостях может осуществляться с помощью криволинейного и ступенчатого диффузоров, показанных на рис. 5-6,6 и в. Уравнение образующей криволинейного диффузора, обеспечивающей постоянство градиента давления вдоль канала, для круглого и квадратного сечения имеет вид:
(5-1)
где i/o и t/ι — полуширина диффузора на входе и выходе, соответственно; х—расстояние от входа диффузора на оси; /д — длина диффузора. В случае плоского диффузора показатель 4 в формуле (5-1) меняется на 2.
Гидравлические потери в ступенчатом диффузоре снижаются за счет того, что внезапное расширение происходит после плавного изменения проходного сечения при скоростях меньших, чем в начальном сечении диффузора.

Для разделения диффузора с большим углом расширения на более плавные каналы можно использовать обтекатель пластины  глушителя (рис. 5-8,г). Этот прием особенно удобен при расположении в начале глушителя низкочастотной секции с толстыми пластинами. В работе [9] предлагается облицовывать разделительные стенки и обтекатели в коротких диффузорах ЗПМ для повышения эффективности глушителя шума. При этом следует обращать внимание на защиту ЗПМ от выдувания ввиду высоких скоростей потока в диффузоре.
Глушители шума обычно имеют прямоугольное сечение, поэтому для подсоединения к воздуховоду целесообразно использовать прямоугольные диффузоры. В воздуховодах круглого сечения перед диффузором следует установить переходный участок с круга на прямоугольник с небольшими углами расширения порядка 6—10°. Подробные данные о коэффициентах сопротивления различных типов диффузоров приведены в работе (7].
Гидравлическое сопротивление различных ступеней глушителей в паскалях определяют по известной формуле:
(5-2)
где ζΜ — коэффициент местного сопротивления рассматриваемого участка; £тр— коэффициент трения; I — длина секции, м; Dr—гидравлический диаметр, м; v — скорость потока в сечении, к которому приводятся значения коэффициентов ζΜ и ξτρ, м/с; р — плотность среды в газовоздуховоде, кг/м3. Гидравлический диаметр пластинчатого или сотового глушителя равен гидравлическому диаметру одной ячейки.
Коэффициент местного сопротивления для пластинчатых и сотовых глушителей зависит от процента заполнения сечения и от наличия обтекателей перед пластинами. Значения ζΜ при наличии и отсутствии закругленного обтекателя в торцах пластины глушителя приведены [18] ниже:

Наличие закругленных обтекателей на торцах пластины существенно улучшает аэродинамические условия входа потока в секции глушителя и снижает местное сопротивление примерно в 1,4 раза. Коэффициент местного сопротивления для трубчатого глушителя при неизменной площади проходного сечения по сравнению с необлицованным участком равен нулю.
Коэффициенты трения ζτρ в каналах глушителя в зависимости от гидравлического диаметра DT приведены ниже:

Для определения общего гидравлического сопротивления глушителя необходимо суммировать сопротивление отдельных его ступеней, вычисленных по формуле (5-2), с сопротивлением входных и выходных участков, определяемых по данным работы [7].



 
« Разработка усовершенствованной технологии пуска дубль-блоков 300 МВт   Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода в аэровзвесях пыли топлива »
электрические сети