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, uв – скорость потока воздуха, dв – 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; Zв – 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
Схематично изобразить движение струи из насадка в виде сопла.
Написать формулы определения звуковой мощности струи, полученные Джеймсом Лайтхиллом.
Что такое число Струхаля?
Написать формулу звуковой мощности, излучаемой вентилятором.
Что нужно сделать для снижения шума вентилятора?