книги из ГПНТБ / Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха

воздуха в системе и коэффициента их гидравлического сопротив­ ления, при проектировании систем следует избегать высоких ско­ ростей и стремиться применять арматуру и элементы систем, об­ ладающие наименьшим гидравлическим сопротивлением.

В судовых условиях шум путевых элементов и арматуры может быть снижен с помощью глушителей, установленных либо непо­ средственно за элементом, производящим шум, либо на выходе перед воздухораспределительной арматурой.

§ 6- Шум воздухораспределительной арматуры и воздухораспределительно-регулирующего оборудования

Процесс шумообразования в воздухораспределительной арма­ туре имеет тот же характер, что и в путевой арматуре, с той лишь разницей, что шум путевой арматуры возникает в канале, претер­ певает отражение на выходе из системы и может быть ослаблен глушителем. Шум воздухораспределительной арматуры образуется непосредственно в вентилируемом помещении в результате обтека­ ния потоком воздуха кромок, решеток, сеток и других элементов, находящихся в плоскости выходного отверстия такой арматуры. Это значительно усложняет борьбу с шумом воздухораспреде­ лителей.

Шум воздухораспределительной арматуры обусловлен процес­ сом вихреобразования и зависит в первую очередь от скорости потока воздуха. Как и в случае путевой арматуры, увеличение ско­ рости потока приводит к быстрому повышению уровня шума в диа­ пазоне средних и высоких звуковых частот. Конструктивные осо­ бенности воздухораспределителя также сказываются на уровне создаваемого им шума. Так, шум поворотного шарового воздухо­ распределителя (рис. 10) при рабочем положении регулирующего органа «Под тарелку» выше на 3—5 дБ в области средних и вы­ соких частот, чем при работе «На тарелку» при той же скорости потока.

В системах кондиционирования воздуха наряду с воздухорас­ пределительной арматурой широко применяются различные рас- пределительно-регулирующие устройства. Наиболее шумные из них — эжекционные доводочные воздухораспределители [26]. Повы­ шенный их шум обусловлен в первую очередь необходимостью иметь сравнительно высокие скорости (до 25 м/с) на выходе из сопловых аппаратов воздухораспределителей для обеспечения под­ соса эжектируемого воздуха через теплообменник. Несмотря на применение в подобных воздухораспределителях звукопоглощаю­ щих материалов, их шум сравнительно высок и составляет 65 дБ по общему уровню. Это привело к тому, что в последние годы на­ блюдается тенденция к отказу от применения на крупных пасса­

21

«перфорированный подволок». Благодаря быстрому затуханию приточных струй такие устройства позволяют увеличить разность температур между воздухом в помещении и приточным воздухом. В результате значительно уменьшается количество воздуха, кото­ рое необходимо падавать в помещение, и, как следствие, сни­ жается скорость приточных струй. Это и обусловливает малый шум таких воздухораспределителей [60]. Как показали исследо­ вания М. В. Обухова, воздухораспределители с подачей воздуха под перфорированную зашивку сравнительно малошумны, если

Рис. 10. Уровни воздушного шума на расстоянии 1 м под углом 45° к оси шарового поворотного воздухораспредели­ теля при t/=10 м/с.

1— положение регулирующего органа «На тарелку»; 2 — положение регулирующего органа «Под тарелку».

скорость воздуха в патрубке перед воздухораспределителем не превышает 10 м/с, а в отверстиях — 3 м/с.

Уровень шума панельных воздухораспределителей с подводом воздуха через боковые перфорированные перемычки выше по срав­ нению с обычными перфорированными панелями, особенно в об­ ласти частот 250 и 500 Гц. Щелевые воздухораспределители в виде обычной щели без окон и направляющих сопл также можно счи­ тать малошумными при скоростях движения воздуха в канале перед щелью 10 м/с, а в щели — не более 5 м/с. Шум всех воздухораспре­ делителей быстро нарастает по мере увеличения скорости движе­ ния воздуха в канале перед воздухораспределителем.

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что уровни шума в кондиционируемых помещениях во многом зависят от спо­ соба подачи в них воздуха. Это необходимо учитывать при выборе схем и оборудования систем кондиционирования. Следует помнить, что в судовых условиях при заданных скоростях движения воздуха возможности снижения шума воздухораспределительных устройств и арматуры практически отсутствуют. Что касается шума соб­

22

ственно. струи воздуха за воздухораспределительным устройством, то он оказывается менее интенсивным, чем шум воздухораспреде­ лительных устройств и шум от других элементов системы. Поэтому в акустическом расчете систем вентиляции и кондиционирования воздуха этим источником шума можно пренебречь.

§ 7. Шум системы вентиляции машинног котельных отделений

Основное отличие систем вентиляции машинно-котельных отде­ лений (МКО) на судах от систем кондиционирования воздуха — большие производительность и давление обслуживающих системы вентиляторов, а также отсутствие, как правило, в их составе обо­ рудования тепловлажностной обработки воздуха. На некоторых судах, в частности, на танкере «Мир», в системе вентиляции МКО установлены воздухоподогреватели, работающие в зимнее время. Давление и производительность вентиляторов, обслуживающих си­ стему вентиляции МКО, значительно больше, чем у вентиляторов системы кондиционирования воздуха. На танкере «Мир», напри­ мер, приток воздуха в МКО осуществляется двумя осевыми двух­ скоростными вентиляторами (Q = 100000/50000 м3/ч, Я = 35/15 кгс/м2) и двумя центробежными вентиляторами (Q = 40000 м3/ч, Н = = 160 кгс/м2). На сухогрузных судах финской постройки «Новго­ род», «Новомосковск» и «Новокузнецк» в системе вентиляции

чаются от конструкций вентиляторов общесудовых систем. Кожух вентилятора и приводной электродвигатель часто крепят к фунда­ ментной раме самостоятельно. Вентиляторы МКО должны обеспе­ чивать широкое регулирование производительности, например, производительность вентиляторов на танкере «Мир» в зависимости от условий работы изменяется в два раза. Для глушения шума вентиляторов МКО требуются глушители больших размеров, в ка­ честве которых часто используют шахты приема и выброса воз­ духа, которые оборудуют комбинированными активно-реактивными глушителями (см. § 37, 38).

С шумом вокруг машинно-котельных вентиляторов можно бо­ роться путем их размещения в специальных звукоизолирующих выгородках, облицованных внутри звукопоглощающим материалом. Это позволяет значительно уменьшить шум вентиляторов.

Что касается шума на всасывании и нагнетании вентиляторов МКО, то в этом случае кроме глушителей шума эффективным средством является также снижение шума непосредственно в источ­ нике его зарождения, т. е. в проточной части вентиляторов. По­ скольку аэродинамические схемы вентиляторов МКО и вентилято­ ров общесудовых систем практически одинаковы, то и источники шума у них общие. Однако из-за больших размеров рабочих колес вентиляторов МКО обтекание лопаточного аппарата происходит

23

с более высокой неравномерностью по высоте и окружности лопа­ ток, что приводит к интенсивному повышению составляющих шума в диапазоне низких и средних частот.

На уровень шума машинно-котельных вентиляторов существен­ ное влияние оказывает их многорежимность. Этот фактор приво­ дит к тому, что осевой вентилятор, удовлетворительно работающий на расчетном режиме, при переходе на другой режим будет рабо­ тать с обтеканием решетки профилей, близким к отрывному обте­ канию и, следовательно, с более высоким уровнем шума. В таких случаях методы снижения шума, разработанные для условия без­ отрывного обтекания, оказываются уже неэффективными. С уче­ том сказанного все разработанные для судовых вентиляторов ме­ тоды и средства уменьшения шума применимы- и для вентилято­ ров МКО.

§ 8. Нормы допустимого шума в судовых помещениях

Постоянное воздействие воздушного шума повышенной интен­ сивности оказывает вредное действие на организм пассажиров и членов экипажей. Неблагоприятное влияние шума на человека

Рис. 11. Предельные величины допустимых уровней звукового дав­ ления в октавных полосах частот в машинных отделениях и изо­ лированных постах управления механизмами.

определяется продолжительностью его воздействия, интенсив-

в условиях такого шума. Высокочастотный шум более раздра­ жающе действует на человека, чем одинаковой интенсивности шум низкой частоты.

С 1962 г, в СССР введены нормы предельно допустимых уров­ ней шума (звукового давления) на морских, речных и озерных судах [35]. На рис. 11 представлены величины допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот в машинных отде­

24

лениях и изолированных постах управления механизмами. При измерении уровней шума в полуоктавных полосах частот допусти­ мые нормы следует понижать на 3 дБ, а при измерении в полосах 7з октавы — на 5 дБ. Превышать нормы допускается не более чем на 3 дБ в какой-либо одной октавной или полуоктавной полосе частот, а в ‘/з октавных полосах частот — не более чем в двух третьоктавных полосах частот.

Кривая 1 характеризует предельные уровни шума при работе

вмашинном отделении в течение всей вахты, т. е. при воздействии шума на человека в течение 4 ч и более. При периодической работе

вмашинном отделении в течение вахты предельные уровни опре-

L, дб

т

Рис. 12. Предельные уровни звукового давления в октавных по­ лосах частот в жилых каютах экипажей и пассажиров, обще­ ственных и служебных помещениях.

деляются кривой 2. В машинных отделениях, оборудованных сред­ ствами комплексной автоматизации управления механизмами, ве­ личины шума, соответствующего кривой 2, могут быть превышены на 5 дБ. Кривая 3 характеризует предельные уровни шума в поме­ щениях постов или пультов управления механизмами.

Предельные уровни шума, допустимые в жилых каютах экипажа и пассажиров, в общественных и служебных помещениях, не должны превышать значений, приведенных на рис. 12. На морских судах категорий I и II и на речных судах группы I, совершающих рейсы продолжительностью более 24 ч в одну сторону, предельные уровни звукового давления устанавливаются по кривой 1. На мор­ ских судах категории III и речных судах группы II, совершающих рейсы продолжительностью до 24 ч в одну сторону, предельные уровни определяются кривой 2. На морских судах категории IV и речных судах группы III, совершающих рейсы продолжительностью до 8 ч в одну сторону, предельные уровни соответствуют кривой 3. На морских судах категории IV, речных судах групп III и IV, экипажи которых работают по бригадному методу в дежурном и Других служебных помещениях, а также пассажирских салонах, допустимые уровни шума не должны превышать значений, соответ-

25

Т а б л и ц а 3

Предельные октавные уровни звукового давления на расстоянии 1 м от вентиляционного оборудования в условиях заводского стенда

в пассажирских салонах судов на подводных крыльях, допустимые уровни должны соответствовать кривой 4.

В зависимости от назначения помещений, места их расположе­ ния, режима работы судна (ходового или стояночного) уровни воз­ душного шума в них определяются шумом различных механизмов, систем и устройств. Например, на стоянке судна уровни воздушного шума в жилых каютах определяются в основном шумом систем кондиционирования воздуха или вентиляции независимо от места расположения помещения. В период плавания судна уровни воз­ душного шума в каютах, расположенных в непосредственной близости от машинно-котельных отделений, могут определяться шу­ мом главных и вспомогательных механизмов. Основные усилия по борьбе с шумом в помещениях должны быть направлены на снижение шума главных машин или звукоизоляцию этих помеще­ ний. В большинстве случаев, за исключением машинно-котельных отделений и производственных помещений (например, в цехах на рыбопромысловых базах), уровень шума в помещениях опреде­ ляется шумом систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Для того чтобы судовые системы вентиляции и кондициониро­ вания воздуха удовлетворяли санитарным нормам, все комплек­ тующее их оборудование должно проходить акустический контроль на стендах заводов-изготовителей. С учетом различия в акустиче­ ских характеристиках судовых и стендовых помещений уровни шума (Lot, дБ) вентиляционных агрегатов и устройств при испы­ таниях их на заводских стендах должны отвечать условию

L'Cт~ ^"доп ^^-пом>

26

источника шума на расстоянии 1 м.

В зависимости от размеров помещений без специальных звуко­ поглощающих облицовок ЛІпом может составлять 5—15 дБ, следо­ вательно, L ot должна быть меньше Ь яоп на эту же величину.

Требования, которые следует предъявлять при испытаниях на заводских стендах к шумовым характеристикам оборудования, шум от работы которых излучается непосредственнно в судовые поме­ щения, приведены в табл. 3 [59]. Эти требования разработаны с учетом акустических характеристик судовых помещений.

ГЛАВА II

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА ВЕНТИЛЯТОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

§ 9. Установки для исследования шума осевых и центробежных вентиляторов

Государственный общесоюзный стандарт ГОСТ 11870—66 реко­ мендует производить измерения воздушного шума машин и обору­ дования с помощью одного из следующих методов:

—методом свободного звукового поля;

—методом отраженного звукового поля;

—с помощью образцового источника шума;

—путем измерения шума на расстоянии 1 м от поверхности машины.

Акустические характеристики вентиляторов и кондиционеров обычно измеряются первым или вторым методом.

Первый и наиболее широко распространенный способ — это исследование шума вентиляторов и кондиционеров в свободном звуковом поле в заглушенных камерах, в помещениях с большим звукопоглощением или в открытом пространстве. С его помощью удается получить наиболее полную характеристику шума венти­ ляторов и кондиционеров, включая и характеристику направлен­ ности их шума. Однако при этом методе требуется сооружение больших по размерам и сильно заглушенных помещений. Несмотря на этот существенный недостаток, метод свободного звукового поля

27

широко применяется при определении шума на стендах заводовизготовителей воздуходувных машин.

Стенды, оборудованные для исследования шума воздуходувных машин методом свободного звукового поля, должны позволять производить измерения воздушного шума в следующих местах:

—на всасывании и нагнетании вентилятора или системы;

—на нагнетании автономного, группового или центрального кондиционера;

—вокруг вентилятора или кондиционера;

—вблизи концевых воздухораспределительных устройств;

—около транзитных воздухопроводов.

При этом должно быть исключено взаимное влияние шума от­ дельных источников исследуемой системы.

Для осуществления акустических измерений и сокращения тру­ доемких работ по перестановке механизмов стенд должен состоять из двух звукоизолированных помещений (рис. 13).

В помещении / производят измерения спектрального состава шума вентиляторов, кондиционеров, воздухораспределительных устройств, запорной арматуры, транзитных воздухопроводов, а в по­ мещении // измеряют шум вокруг вентиляторов, кондиционеров и обслуживающих их механизмов.

28

Акустическая постоянная звукоизолированного помещения 1 стенда В, м2, на всех частотах должна быть

Последняя характеристика связывает размеры помещения с по­ глощающей способностью окружающих поверхностей и может быть рассчитана по формуле

ний, а следовательно, и стоимости сооружения стенда необходимо облицовывать его поверхности звукопоглощающими материалами с высокими значениями коэффициента звукопоглощения (а = 0,6-ь0,8).

Для равномерного поглощения звука на различных частотах рекомендуется выбирать толщину слоя поглотителя около 150 мм и устанавливать его на расстоянии 100 мм от жесткой поверхности стены. Звукопоглощающие слои должны быть выполнены в виде простеганных через 500 мм матов, прикрепленных с одной стороны к деревянным брускам, а с другой защищенных от механических повреждений сеткой или перфорированными листами тонкого ме­ талла.

Часто для получения нижней граничной частоты, т. е. частоты, начиная с которой измерения в камере будут производиться с до­ статочной точностью, в качестве поглотителей применяют клинья из поропласта полиуретанового (поролона) или других материалов, которые для обеспечения коэффициента звукопоглощения а~0,6 на частоте 40—50 Гц могут иметь размер 1 —1,3 м.

Размеры помещений стенда следует определять с учетом разме­ ров І, b, h устанавливаемых в нем машин, а также расстояния от корпуса машины до точек измерения d. Длину LB, м, ширину Вп, м и высоту # п, м, помещения рассчитывают по формулам

В п = ^маш + 2 d + 2;

Bn = bMaai + 2d+2-,

Н n = ^M am "f^+ 1-

Помещение для измерения шума в условиях, приближающихся к открытому пространству, считается пригодным, если при умень­ шении расстояния от всех точек измерения до источника в два раза уровни звукового давления в диапазоне частот измерений увели­

29

чиваются не менее чем на 5 дБ, а при увеличении этого расстояния в два раза — уменьшаются не менее чем на 4 дБ. При этом уровни помех от обслуживающих стенд механизмов в местах измерений должны быть ниже соответствующих уровней испытуемой воз­ духодувной машины на 8—10 дБ. Первое требование обеспечи­ вается соответствующим выбором и конструктивным оформлением звукопоглощающих поверхностей стенда, второе — звукоизоляцией стен проемов стенда и размещением на стенде вспомогательного оборудования.

Звукоизоляцию ЗИ, дБ, стен, потолка и других ограждающих стенд поверхностей можно определить по формуле

П

Lq— допустимый уровень шума в звукоизолированном поме­ щении.

Если ограждающие конструкции изготовлены из однородных материалов (кирпич, бетон и т. п.), то средняя звукоизоляция, т. е. звукоизоляция на частоте 500 Гц, будет зависеть от массы кон­ струкции и может быть определена по следующим полуэмпирическим зависимостям:

— для ограждений с массой до 100 кг на 1 м2

ЗИср = 13,5 lg Рогр + 13;

— для ограждений с массой более 100 кг на 1 м2

ЗИСР = 18 lg Рогр-Г 8,

где Р 0гр — поверхностная масса ограждения, кг/м2.

Значения средней звукоизоляции некоторых ограждающих кон­ струкций приведены в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Значения средней звукоизоляции некоторых ограждающих конструкций

штукатуркой

30