14.2. Шум вентиляторов

Шум вентиляторов складывается из механического и аэродинамического шума, причем последний является преобладающим.

Аэродинамический шум возникает при обтекании потоком лопаток колеса вентилятора и представляет собой сумму вихревого шума и шума неоднородностей потока. Шум имеет основную частоту

, (14.6)

где Sh – число Струхаля, u_в – скорость потока воздуха, d_в – диаметр вентилятора.

Спектр шума от неоднородностей потока воздуха всегда имеет характерные частоты, определяемые по формуле

, (14.7)

где i = 1, 2, 3, … – натуральные числа; n – частота вращения; Z_в – число лопаток вентилятора.

Звуковая мощность, излучаемая вентилятором, определяется по формуле

, (14.8)

где χ – коэффициент, учитывающий обтекаемость лопастей вентилятора, ρ – плотность воздуха, с – скорость звука, u – окружная скорость колесного вентилятора, D – диаметр колеса вентилятора.

Уровень звуковой мощности центробежных и осевых вентиляторов определяется по формуле

, (14.9)

где – критерий шумности вентилятора, являющийся характеристикой его акустических качеств (значения для основных типов вентиляторов приводятся в справочниках, = 14-50 дБ); H – полное давление, развиваемое вентилятором, Н/м²; Q – производительность вентилятора, м³/с.

Таким образом, шум вентилятора зависит от развиваемого им давления и его производительности, а также от диаметра колеса вентилятора, его скорости и аэродинамических свойств.

Следует учесть, что при подключении вентилятора к вентиляторной сети его шум увеличивается за счет отражения звука в сети. Значение этого добавленного шума связано с калибром внутреннего канала вентилятора и может быть найдено из графика (рис. 14.4). Калибр канала определяется его размерами:

, (14.10)

где S и П – соответственно площадь и периметр поперечного сечения канала.

Рис. 14.4. Увеличение шума вентилятора (∆L) при присоединении его к сети:

d – калибр; f – частота

Мерой снижения шума вентиляторов, как это следует из формулы (14.8), является уменьшение окружной скорости и диаметра колеса. Рекомендуемая максимальная скорость для центробежных вентиляторов составляет 15-20 м/с.

Для улучшения аэродинамических свойств вентиляторов, а следовательно, уменьшения излучаемого шума, рекомендуется:

• увеличить число лопаток (это может дополнительно снизить шум на 5-8 дБ в широком диапазоне частот);

• улучшить обтекаемость лопаток путем изменения их профиля (2-5 дБ);

• применить скошенную по отношению к выходным кромкам лопаток входную кромку языка (10-15 дБ на низких и средних частотах);

• установить сетку на входных кромках лопаток колес (от 10 до 15 дБ в отдельных октавных полосах частот).

В качестве дополнительной меры снижения аэродинамического шума можно рекомендовать установку мелкоячеистой сетки перед вентиляторным колесом.

Контрольные вопросы

1. Схематично изобразить движение струи из насадка в виде сопла.

2. Написать формулы определения звуковой мощности струи, полученные Джеймсом Лайтхиллом.

3. Что такое число Струхаля?

4. Написать формулу звуковой мощности, излучаемой вентилятором.

5. Что нужно сделать для снижения шума вентилятора?