книги / Справочник по судовой акустике
..pdfколебания крутящего момента и упора гребного вала, а также температура за
бортной воды, линейного теплового расширения парового ресивера, соединяю- - щего турбины, и др.
Деформация редуктора, от статических усилий вносит дополнительные не точности в .зацепление, и шум возрастает. В практике известны случаи, когда из-за деформации остова ГТЗА уровень шума возрастал на 5 дБА и более.
а) |
Редуктор |
Турбины |
Колебания машин |
|
|
Скручивающие силы
б)
Тепловое расширение |
Уп о р в и н та |
|
ресивера |
||
|
Рис. 6.14. Причины деформации ГТЗА в условиях судна: а — влияние осадки; б — влияние темпер атурьгмасла; в — действие сил; г— влияние разных факторов*
Шум редуктора ГТЗА зависит от окружной скорости зубчатых колес [3]
Lp = L0 -h 101g 4
где L0 — исходный уровень шума, определяемый качеством и конструкцией зуб чатых колес; я для большинства судовых редукторов колеблется в пределах п =
= |
2ч-3; в случае большого числа резонансных |
совпадений может |
повыситься |
до |
п — 5. |
|
дБ, для ре |
|
Для редукторов хорошего качества L0 должно быть не более 40 |
||
дукторов удовлетворительного качества — не более 50 дБ; при L0 = |
50ч-55 дБ |
||
редуктор следует считать неудовлетворительным |
[3]. Если оценивать по уровню |
звука на расстоянии 1 м от кожуха на полном режиме работы, то у редуктора пере борного типа хорошего качества этот уровень не должен превышать 95 дБЛ, а у редуктора удовлетворительного качества — 95— 100 дБА. Редукторы, шум которых превышает 105 дБА, следует считать неудовлетворительными.
Планетарные редукторы имеют малые размеры и меньшие уровни шума, чем редукторы переборного типа, из-за снижения удельных нагрузок на зубья вследствие многопоточной передачи крутящего момента через несколько сател литов и меньших окружных скоростей. Кроме того, более мелкие их детали можно изготовить точнее, чем очень крупные у редукторов переборного типа. Планетар ные редукторы шумят примерно так же, как самые лучшие по качеству редукторы переборного'типа [20].
Ниже даны средние уровни шума редуктора ГТЗА крупнотоннажного тан
кера: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средние частоты он-, |
63 |
125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
тавных полос, |
Гц |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
Обишй |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шума, |
Уровни шума, |
дБ |
97 |
93 |
93 |
93 |
91 |
83 |
79 |
70 |
ДВА |
94,5 |
На танкере применен трехступенчатый шестипоточный комбинированный ре дуктор. В качестве первой ступени использована дифференциальная передача, вторая и третья ступени — переборного типа. Сравнительно невысокие окружные скорости (t>0 = 78,1 м/с), пониженные нагрузки на зубья (вследствие многопо точного распределения мощности) и высокая точность изготовления позволили получить редуктор хорошего качества с уровнем звука 95 дБА.
Планетарные малооборотные редукторы с шевронными колесами, применяе мые для мощных среднеоборотных дизелей,'имеют уровни звука на расстоянии 1 м порядка 85 дБА.
Пути снижения шума редукторов. Выше было отмечено, что на шум редук тора влияют его конструктивные особенности, приводящие к изменению удель ных нагрузок на зубья и скоростей делительных окружностей колес. В этом смысле применение трехступенчатых, многопоточных и планетарных редукторов всегда предпочтительно с точки зрения не только шумности, но и стоимости, массы и габаритов [11, 20, 23].
Для снижения влияния деформаций, вызываемых различными внешними силами, обычно стараются приспособить к ним редуктор. Для этого используют «плавающие» звенья, зубчатые муфты и специальное крепление редуктора к фун даменту, чтобы нейтрализовать вредное влияние смещений, перекосов осей валов, колебаний крутящего момента и упора гребного винта и т. д. [11, 23].
Одним из основных факторов,'определяющих шумность редуктора, является точность его изготовления. Высокая точность и качество изготовления позволяют обеспечить не только низкий уровень шума, но и большую надежность редуктора в течение всей эксплуатации судна. Особенности изготовления малошумных ре дукторов ГТЗА переборного типа с уровнями шума, не превышающими 95 дБА, можно проследить на редукторах английской фирмы Ферфилд мощностью до 22 000 кВт и выше с уровнями шума 94— 95 дБА. Самые важные детали обрабаты ваются с точностью 2 10“ 6 мм. При обработке зубчатых колес температура в це хах поддерживается постоянной в пределах ± 0 ,3 ° С. Выверка устанавливаемых на станок поковок осуществляется с точностью 6 *10"6 мм. При обработке приме няются станки с медленно вращающимся столом, что обеспечивает получение еще более точных колес. Поверхность зубьев после шевингования имеет погрешность менее 1*10"6 мм. Применяется так называемое селективное шевингование [6]; кроме того, высокое качество шевингования обеспечивается хорошим качеством предварительного фрезерования колес. Рассверливание корпусов редукторов осуществляется с сохранением выверки в пределах 8 *10“ 6 мм.
При изготовлении зубчатых колес важно поддерживать постоянными не только температуру в боксе, где нарезаются зубья, но и температуру самого станка, нагревающегося в процессе работы [6]. Существуют и другие, более или менее эффективные способы снижения шума. При изготовлении редуктора важно из бежать резонанса вынужденных и собственных колебаний зубчатых колес. Для этого следует оценить спектр собственных колебаний узлов редуктора — главным образом колес (рис. 6.15, а) и рассчитать частоту вынужденных колебаний. За-
тем стр о я т «граф ик совпадения» (рис. 6.15, б), которы й показы вает то ч ки резонан сов в зависимости от частоты вращ ения гребного вала. В а ж н о , чтобы то ч ки совпа дения не леж али в области ном инальной частоты вращ ения, в противном случае следует повы сить или по низи ть частоты собственны х колебаний путем изм енения
Рис. 6 .15, К оценке эф ф ективности методов борьбы с ш умом судовы х ре
дукто р о в .
же стко сти колес. Е сли это не удается, прибегаю т к демпф ированию колес путем закрепл ения на д и ске или ободе материалов с вы соким внутренним трением (пласт
масса, |
свинцовы е д и с ки |
и т. п .). |
|
В ибрация от зубча ты х колес передаётся |
на ко р п у с редуктора через подш ип |
||
н и ки . |
Д л я устр а не ни я |
или значительного |
сни ж е ни я ш ум а исп о л ьзую т метод |
виброизоляции по д ш и |
п ни ко в с помощ ью пластм ассовых или резином еталлических |
обойм / , вставляем ы х |
м е ж ду подш ипником и ко р п усо м (рис. 6.15, в). Передача |
на к о р п у с в ы с о ко ч а с то тн ы х |
ви б р ац и й зн ачи тел ьно сн и ж а е тся . О дним |
из эффек |
||||||||||||||||
т и в н ы х |
спо со бо в |
с н и ж е н и я |
ш ум а |
р е д у кто р о в явл я е тся |
зам ена |
м етал лического |
||||||||||||
к о р п у с а пластм ассовы м |
(ри с . |
6 .1 5 , |
г). С равнительны е |
и сп ы та н и я д в у х с ту п е н ч а |
||||||||||||||
т ы х р е д у к то р о в с |
ко р п у с о м |
и з |
с и л ум и н а (кр и в а я |
1), сте кл о в о л о кн и та |
(кр и в а я 2). |
|||||||||||||
и в о л о кн и та |
(кр и в а я 3) п о ка за л и зн ачи тел ьны е преим ущ ества пластм ассовы х к о р |
|||||||||||||||||
п у с о в 1 1 2 ]. У р о в е н ь ш у м а |
у |
р е д у кто р а |
с в о л о кн и то вы м |
ко р п у с о м по |
сравнению |
|||||||||||||
с р е д у к то р о м |
с с и л ум и н о в ы м |
ко р п у с о м |
сн и ж а е тся на |
21 |
д Б . |
|
|
|
||||||||||
О сто вы |
р е д у кто р о в |
и з |
пластм ассы |
п р и м е н я ю тся и д л я |
суд о вы х Г Т З А |
[2 3 ]. |
||||||||||||
П л а стм а сса |
|
ум е ньш а ет |
м ассу |
р е д у кто р а ; |
обеспечивается |
э ко н о м и я |
металла, |
|||||||||||
у л у ч ш а е тс я |
вн е ш н и й вид р е д укто р о в . П ла стм ассу следует считать весьма перспек |
|||||||||||||||||
ти в н ы м |
м атериалом д л я |
и зго то в л е н и я |
зуб ч а ты х |
кол ес, |
хо тя ещ е-не |
вы яснено, |
||||||||||||
м о ж н о |
л и ее |
п р и м е н я ть |
д л я |
в ы с о ко н а гр у ж е н н ы х |
р е д укто р о в . |
|
|
|
||||||||||
Н а |
р и с . |
|
6 .1 5 , |
д, е д а н ы |
кр и в ы е , х а р а кте р и зу ю щ и е ш ум н о сть зуб ча ты х |
пере |
||||||||||||
д а ч и з |
р а зл и ч н ы х |
м атериалов: |
Î — |
стал ь— сталь, 2 — ста л ь — ка п р о н , 3 — к а п |
||||||||||||||
р о н — к а п р о н . |
В п р и н ц и п е |
д остаточно |
зам енить |
одно |
из д в у х |
зуб ча ты х |
колес, |
|||||||||||
н а х о д я щ и х с я |
в за ц е п л ен и и , |
пластм ассовы м ; |
ур о ве нь |
ш ум а |
при |
этом |
м ож ет по |
н и зи ть с я |
п о чти на 20 д Б . |
К о л е са из пластм ассы деш евле и н а м н о го легче, хорош о |
|
п е р е н о сят д и н а м и че ски е |
н а гр у з к и , м о гу т |
работать п ри см азочном масле п о н и |
|
ж е н н о го |
ка че ства , а длительное время — |
вообщ е без см а зки . С ущ ественны м не |
д о ста тко м и х я вл я е тся небольш ая по ср авнению со стальны м и колесам и прочность.
П о э то м у |
пластм ассовы е |
зубча ты е |
передачи |
м о гу т прим е ня ться для |
не очень |
н а гр у ж е н н ы х р е д у кто р о в |
всп о м о га те л ьн ы х м еханизм ов. |
|
|||
Н а ибо л е е п росты м способом с н и ж е н и я ш ум а р е д укто р о в в суд о вы х усл о в и я х, |
|||||
особенно |
к о гд а д р у ги е способы по |
ка ки м -л и б о |
п р и чи н а м неприемлемы , |
является |
|
у с та н о в ка з в у ко и зо л и р у ю щ е го к о ж у х а . |
|
|
|
§6.6. |
ШУМ КЛАПАНОВ СУДОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ |
|
||||||
|
|
И МЕТОДЫ ЕГО СНИЖЕНИЯ |
|
|
|
||||
|
|
Расчет |
ш ум а кл а п ан о в . |
П аровы е |
и- газовы е трубопроводы суд о - |
||||
в ы х |
П Т У |
и Г Т У |
с |
уста но вле нн ы м и |
на н и х кл а п а н а м и я вл я ю тся |
и сто чни ка м и |
|||
в ы с о ко ч а с то тн о го |
ш ум а . Ш у м , |
во зб уж д а е м ы й |
кл а п а н а м и , следует |
разделять |
на |
||||
ш у м |
непосредственно кл а п а н а |
и ш у м тр уб о п р о во д а . П осл ед ний во зб уж д а е тся |
п о |
||||||
то ко м на вы ходе из кл а п а н а и |
п р и кр и т и ч е с к и х |
расхо д а х, к а к правил о, является |
п р е в а л и р у ю щ и м и с то ч н и ко м ш ум а . П р и н а л ичии ш ум я щ е го кл а п а н а уровень ш ум а
по д в о д я щ е го тр уб о п р о в о д а |
на |
10— 25 д Б н и ж е у р о в н я отводящ его . У р о ве нь ш ум а |
|||||||||||||||
кл а п а н а |
оценивается |
на р а ссто я н и и |
1 |
м от с те н ки отводящ его тр убо пр о во да |
в се |
||||||||||||
чении |
на |
р а с с то я н и и |
1 м за |
кл а п а н о м . |
У р о в н и |
ш ум а д р о ссе л и р ую щ и х кл а п а н о в |
|||||||||||
д о с ти га ю т |
115— 125 д Б А . З в у ко в а я |
ви б р ац и я , |
р а сп р о стр а н я я сь по трубопроводам |
||||||||||||||
и и х кр е п л е н и я м на ко р п у с н ы е |
к о н с т р у к ц и и суд н а , м о ж е т значи тел ьно повы ш ать |
||||||||||||||||
у р о в е н ь |
з в у к а в б л и ж а й ш и х ж и л ы х |
по м е щ е ниях. Н а р ис . |
6 .16 п о ка за н ы с п е ктр ы |
||||||||||||||
ш ум а |
в |
м а ш и н н о м отделении |
у |
п а р о в о го д р оссе л ир ую щ е го кл а п а н а (кр и в а я 2) |
|||||||||||||
в системе |
у п р а в л е н и я |
гл а в н о й |
суд овой |
П Т У , |
у |
отвод ящ его тр уб о п р о во д а за к л а |
|||||||||||
па но м |
в месте ж е с т к о го кр е п л е н и я |
тр уб о п р о во д а |
к ко р п у с н о й к о н с т р у к ц и и судна |
||||||||||||||
(к р и в а я |
i ) |
и в ж и л ы х |
к а ю т а х , |
р а с п о л о ж е н н ы х на |
палуб е в районе ш ум я щ е го к л а |
||||||||||||
п а н а |
(з а ш тр и х о в а н н а я об л а сть). |
П ерепад д а вл ения |
па р а в кл а п а н е p jp 2~ \b . |
||||||||||||||
У с л о в н ы й |
п р о х о д кл а п а н а |
dy = |
158 м м , ра схо д |
па р а |
70 |
т /ч . Ш у м кл а п а н о в на |
|||||||||||
п а р о в ы х |
и |
га зо в ы х м а ги с т р а л я х |
за ви си т от ряда ф акторов, |
п реж д е всего о т д о п у |
|||||||||||||
с ка е м ы х |
в |
кл а п а н е ско р о сте й , |
от разм еров и |
к о н с т р у к т и в н ы х особенностей |
к л а |
||||||||||||
п а н а , |
сте п е н и з в у ко и з о л я ц и и |
тр уб о п р о в о д о в , |
|
перепада д а вл ений |
и /д р . П р и до- |
||||||||||||
кр и т и ч е с к о м те че нии |
га за , |
т . е. п р и |
р±/р2 < * Р к р |
(где |
р1 и р2 — |
давление среды |
|||||||||||
д о и после кл а п а н а , Ркр — |
кр и ти ч е с ко е отнош ение д а вл ен и й ), а ку с ти ч е с ка я |
м ощ |
|||||||||||||||
н о сть кл а п а н а п р о п о р ц и о н а л ь н а |
а ку с ти ч е с ко й |
м ощ ности с т р у и , вы текаю щ ей |
в ат |
||||||||||||||
м осф еру. |
А к у с т и ч е с к а я м ощ ность |
го р я ч е й с тр у и |
в д о зв уко в о м р е ж и м е течения |
||||||||||||||
опр ед е л яе тся ф о р м ул о й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
„ |
|
u P^svm |
» |
|
|
|
|
(6.6 . 1) |
||
|
|
|
|
|
|
|
N = |
k--------г— |
|
|
|
|
v |
|
а)
ÛLJ6
Рис. 6.16. Октавные спектры уровня звукового давления, вызываемого дросселирующим клапа ном в системе регулирования судовой ПТУ.
Расход 70 т/ч, р, = 30 кгс/см2, р 2 = 2 кгс/см2.
/,/>1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
_______ |
|
1/32 |
|
1/8 |
1/4 |
1/2 |
|
1 |
4 |
|
8 |
16 |
32 Г/Го |
Рис. 6.17. Спектры шума струи и клапана: а — рас четный относительный спектр шума дозвуковой струи, вытекающей в атмосферу; б — спектр шума дросселирующего клапана
•Pt = 21 кгс/см2, р 2 = 6,4 кгс/см*, среда — природный газ.
где k — коэффициент, связанный с турбулентным движением струи; р и с — .плот ность воздуха и скорость звука в воздухе; рт — плотность газа; vm — скорость расширенного газа; s — сечение трубопровода на выходе струи.
Согласно формуле (6.6.1) акустическая мощность N при докритических рас ходах возрастает пропорционально восьмой степени скорости газа на выходе из сопла. В клапанах наблюдается примерно такое же соотношение для докритиче ских перепадов давлений рг и р 2; при сверхкритических перепадах эта зависимость пропорциональна vqm — и7т.
Расчетный спектр шума струи в зависимости от отношения частот flf0 пока зан на рис. 6.17. Там же дан типичный спектр шума регулирующего клапана, ра
ботающего |
при |
сверхкритическом |
перепаде давления: рг = 21 |
кгс/сма и р2==: |
||||
= 6,5 кгс/см2. Максимальная по |
амплитуде |
частота / 0 спектра |
оценивается по |
|||||
числу Струхаля St |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
St = |
|
> |
|
|
где <*Эф — эффективный диаметр отверстия; |
vm — скорость газа |
в критическом |
||||||
сечении. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для струи, вытекающей в открытое пространство при отношении давле |
||||||||
ний Pi/p2« |
2, значение S i ^ |
0,5. |
Число Струхаля St уменьшается при увеличе |
|||||
нии отношения |
давлений |
согласно формуле |
|
|||||
|
|
|
0,2 \ Р2 |
|
- |
1/2 |
|
|
|
|
St = |
Ркр/ |
|
|
|||
Принимая |
критическое |
отношение |
p jp 2 = |
1 »89 и используя критический |
коэффициент расхода С/, можно получить более точное уравнение для оценки числа Струхаля для клапана [15]:
St,™ 0,2 jVi/Рг ^ 1—0,47С? )] |
(6.6,2) |
Коэффициент С/ представляет собой отношение коэффициента пропускной способности клапана Cv в критических и в рассматриваемых условиях. По опре
делению, С/ = ——Р— , |
где ДрКТ) — Рл — Р2 ПРИ критическом истечении, р |
— |
||
Pi —Pv |
р |
1 |
ù |
ü |
давление в критическом сечении клапана.
Коэффициент С/ связан с другим параметром расхода через клапан следую щим выражением [1]:
G = 0,0207СоС;УД р (рх + ра) р .
где G, т/ч — массовый расход; р 2, кгс/см2 — абсолютное давление на выходе при критическом расходе; рх, т/м3 — плотность газа (пара) при рабочих параметрах на входе; Ар — рг — р2 — перепад давления.
В отечественной практике используется коэффициент восстановления давле ния Кв д; численно Кв д = С^. Значение С^ колеблется для различных конструк
ций в зависимости от режима работы клапана в пределах 0,2— 1,0; в большинстве случаев Cf = 0,5-ь0,90.
Число St для клапанов согласно расчетным и опытным данным не превы шает 0,2; обычно St = 0,10-н0,18 [15J.
Акустическая мощность клапана Naравна кинетической мощности струи WKf
умноженной на акустический к. п. д. т]кл: |
|
^ а = ^ к% л , |
(6.6.3) |
где |
|
» ; |
<6 '6 '4) |
р,n — плотность среды в критическом сечении. Значение v,n при критических расходах можно принять равным скорости звука. Значение т]кл зависит от пере пада давления p jp 2 и от коэффициента С/.
Образование акустической энергии в клапанах — сложный физический про цесс, особенно при критических и сверхкритических перепадах давления. По скольку в дросселирующих клапанах отношение Pilp2>как правило, выше кри тического, целесообразно рассмотреть только этот режим их работы.
При истечении сжимаемой среды с критическим и сверхкритическим отноше нием давлений рг1р2 определяющими в шумообразовании на выходе из клапана
являются |
|
|
пульсирующие |
|||||
ударные |
волны и турбулент |
|||||||
ность |
потока, |
вызывающие |
||||||
интенсивную вибрацию отво |
||||||||
дящего |
трубопровода. Изме |
|||||||
нение |
% л |
в. |
зависимости |
|||||
от pi/pa и С/ показано на |
||||||||
рис. |
6.18. |
С |
ростом Cf, |
т. е. |
||||
с уменьшением |
степени |
вос |
||||||
становления давления за |
ка |
|||||||
налом, |
шум |
возрастает. |
Это |
|||||
объяснимо |
физически, |
так |
||||||
как |
при |
|
Cf —• 1 кинетиче |
|||||
ская энергия |
за клапаном не |
|||||||
переходит |
в |
потенциальную, |
||||||
а полностью |
преобразуется |
|||||||
в тепловую |
и акустическую, |
|||||||
а при Cf ->■ 0 |
большая часть |
|||||||
кинетической энергии потока |
||||||||
за клапаном |
вновь |
перехо |
||||||
дит |
в |
потенциальную. Кла |
||||||
паны, |
имеющие |
малые |
зна |
|||||
чения Cf и работающие на |
||||||||
сжимаемой |
|
среде, |
шумят |
|||||
меньше. |
Наоборот, |
течение |
||||||
несжимаемых |
жидких |
сред |
||||||
при |
таких |
условиях |
может |
|||||
вызывать кавитационные яв |
||||||||
ления, и шум клапанов воз |
||||||||
растает. |
|
|
акустического к. п. д. т]Кл при критическом отношении давле |
|||||
|
Значение |
ний Pi/pa не зависит от конструкции клапана; поэтому все кривые сходятся в од- ной-точке. Примерно при Pi/p2 = 2,8 имеет место перелом кривых, и далее аку стическая мощность пропорциональна скорости потока примерно в шестой сте
пени. |
^эф в клапане может быть найдено |
через коэффици |
Эффективное сечение |
||
енты Cv и Cf: |
_____ |
|
где а — постоянная. |
^эф — aVCvCf , |
(6.6.5) |
|
|
Значение Cv> так же как и Cf, обычно указывается в сертификате на клапан. В отечественной практике коэффициент пропускной способности иногда обозна
чают символом /С* Он представляет собой |
массовый расход |
среды плотностью |
|||
1 т/м3 при перепаде давления на клапане 1 |
кгс/сма; численно К = 0,86 Cv. |
||||
Значение Cv может быть рассчитано по эмпирическим |
зависимостям [1]: |
||||
при pi/pa ^ |
2 коэффициент |
Cv |
|
|
|
- д л я |
пара |
^ |
0.84GÜ |
* |
|
|
|
Cv — |
— |
, |
(6.6.6) |
— для газа |
|
|
1 |
|
|
|
с„= 0,0182 |
|
(6.6.7) |
||
|
p ^ f pj |
||||
|
|
гд е G, т /ч |
гг* м ассовы й р а схо д ; р , т /м 3 — |
п л отность пара (га за ) п ри р а б о чих пара |
|||||||||||||
м е тр а х на вхо д е ; к — |
п о п р а в о ч н ы й коэф ф ициент на перегрев пара вы ш е тем пера |
||||||||||||||
т у р ы |
на сы щ е ни я . Д л я на сы щ е нно го па р а к = |
1, для пе р егр е то го пара к = |
1,023 + |
||||||||||||
+ 0 ,0 00 7 |
A f, |
гд е А /, |
°С — перегрев па р а . |
|
|
|
|
|
|||||||
Н а базе |
у р а в н е н и й |
(6 .6 .3 ) |
и |
(6 .6 .4 ) |
Б а ум а но м |
[I5 J |
п р едл ож ена |
ф ормула |
|||||||
д л я р асчета у р о в н я з в у к а L KJ1, д Б А , в р е гу л и р у ю щ и х к л а п а н а х на р асстоянии 1 м |
|||||||||||||||
п р и у с л о в и и за п е р то го п о то ка : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
■^кл = |
10 lg (1 0 l l rt^XT]E^C yC fP iP 2 ) — |
/^тр |
*4" *^д» |
(6 .6 .8 ) |
||||||||
гд е а1 — |
п о сто я н н а я ; х |
— |
отнош ение д е йствител ьного |
перепада д а вл ен ий к к р и |
|||||||||||
ти ч е с ко м у , ко то р о е д л я |
д р о ссе л и р ую щ и х |
кл а п а н о в м о ж н о |
п р и б л и ж е н н о |
оценить |
|||||||||||
к а к |
х = |
(рх — |
|
|
Rrp — |
парам етр, |
учи ты ва ю щ и й |
к о н с т р у к т и в н ы е осо |
|||||||
бенности .кл а п а н а и |
зв у ко и з о л и р у ю щ у ю |
способность |
отводящ ей |
тр у б ы . |
|
||||||||||
|
У р а в н е н и е (6 .6 .8 ) п о ка зы ва е т, |
что |
а ку с ти ч е с ка я |
м ощ ность |
кл а п а н а |
зависит |
|||||||||
о т п л о тн о сти |
среды в кл а п а н е ; член 5 Д учиты ва е т в л ия ни е это го |
парам етра. Если |
|||||||||||||
п р и н я ть д л я в о зд уха S A = |
0 , то переход к д р у го м у составу сж им аем ой среды для |
||||||||||||||
5 Д, д Б А , м о ж н о про изве сти по ф ормуле |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
5 Д = |
20 1g (р да/р )* |
+ 23 (ст/с), |
|
|
(6 .6 .9 ) |
||||
где |
с,п и |
с — |
ско р о сть з в у к а соответственно |
в во зд ухе |
и газе (паре) п ри |
тем пера |
|||||||||
тур е |
17° С; р |
и р т — |
соответствую щ ие |
плотности, п р и |
то й |
ж е тем пературе. |
|||||||||
|
З н а че н и я |
5 Д д л я |
р а зн ы х составов |
среды д аны в табл . |
6.3 . |
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.3 |
З на че ни я |
5 Д для |
р а зл и ч н ы х сред |
||
|
Среда |
|
|
5 Д. ДБ Л |
Н а сы щ е нны й во д яно й |
пар |
— 2 |
||
П е р е гр е ты й |
в о д я но й |
пар |
— 3 |
|
П р и р о д н ы й га з |
|
|
— 1 |
|
В о з д у х |
|
|
|
0 |
У гл е к и с л ы й га з |
|
|
+ 1 |
|
П р о п а н |
|
|
|
+ 1 |
В о д о р о д |
|
|
|
— 10 |
К и с л о р о д |
|
|
|
+ 5 |
П ар а м е тр /?тр , |
д Б А , |
пр е дл а га е тся |
Таблица 6.4
З начения R rp в зависим ости
о т диам етра и то л щ и н ы |
стенки |
|
|
тр уб ы |
|
Диаметр |
Толщина |
Ятр* |
трубы d1р, |
стенки |
|
мм |
трубы бст, |
ДБА |
|
мм |
|
50 |
5 |
15,5 |
100 |
6 |
18,5 |
200 |
8 |
21,0 |
250 |
9 ,5 |
22,0 |
300 |
10,5 |
.22,5 |
450 |
14,5 |
25,0 |
оценивать по |
ф орм уле |
|
|
|
|
^ |
p |
= i 7 | g | - _ M 7 ^ S t r t !L j _ 3 |
6> |
|
|
|
(в.6.10) |
||||
где т — п о в е р х н о с тн а я |
масса сте н о к т р у б ы |
за кл а п а н о м , |
к г /м а; я к |
— |
парам етр, |
|||||||||
у ч и ты в а ю щ и й |
ко н с т р у к т и в н ы е |
особенности |
кл а п а н а : |
% |
= |
1 — |
для |
кл а п ан а |
||||||
с ш а р о вы м |
за тв ор о м , пК — 1,4 — |
д л я за с л о н ки , у гл о в о го |
кл а п а н а |
и пр о ход но го |
||||||||||
ве н ти л я , % |
== |
2 ,2 —т д л я |
д вухсе д е л ьн о го |
кл а п а н а с д в ум я ка на л а м и . |
|
|||||||||
В и л ь е |
[2 6 ] у п р о с ти л |
за д а чу расчета |
ш ум но сти кл а п а н о в , |
представив для |
||||||||||
это го гр а ф и ки |
(р и с . |
6 .1 9 ), |
по ко то р ы м оцениваю тся парам етры , |
входящ ие в фор |
||||||||||
м у л у : |
|
|
А кл = Sp -|- Sv Н~ Se -|- 5 Д — R Tp. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(6 .6 .1 1 ) |
||||||
П а р а м е тр |
R ip |
п р е дл а га е тся |
п р и н и м а ть |
в зависим ости |
от |
н а р у ж н о го дид* |
||||||||
м е тр а отводящ ей т р у б ы |
и |
то л щ и н ы ее с те н о к бет (табл. |
6 .4). |
|
|
|
|
П р и увеличении ôCT в два раза значение R Tp возрастает на 4 — 5 д Б А . С хо димость расчетны х и изм еренны х уровней зв у ко в о го давления для ряда к о н с т р у к
ций |
кл а п ан о в, |
работаю щ их в |
р а зл ичны х |
ус л о в и я х , |
составила |
± 3 |
д Б А |
[1 5 ]. |
||||||||||
Н аибольш ий разброс пр ихо ди тся |
|
на |
кл а п а н ы , имеющ ие |
перепады |
p jp z > /О |
|||||||||||||
и больш ие значения Су* |
|
|
|
|
|
к л а п а н а . Д а н о : рг = 30 к гс /с м 3; |
||||||||||||
П р и м е р |
р а с ч е т а |
ш у м а |
|
|||||||||||||||
р 2 = |
3 кгс /с м 2, |
Cv = 250, |
Cf= |
0,85, |
dTp = |
200 мм, |
0СТ = |
10 мм; |
кл а п а н |
у гл о |
||||||||
вой, |
среда — насы щ енны й |
пар. П о |
граф икам рис. |
6.29 |
находим: |
Sp = 71 |
д Б А / |
|||||||||||
Sv = |
44 д Б А , Se = 28 д Б А , 5 Д = |
— 2 (по |
табл. |
6.3) |
и |
RTp = |
— |
22 |
д Б А |
(по |
||||||||
табл. |
6.4). П одставив значения |
в |
ф орм улу |
(6.6 |
.30), |
получим |
|
|
|
|
||||||||
|
|
L KJl = |
71 + |
44 + |
28 - |
22 — 2 = |
11£ |
дБ А . |
|
|
|
|
Если кл а п а н размещен в суж иваю щ ейся части м агистрали, при расчете па р а метра Se по гр а ф и ку рис. 6.19 вместо коэффициента Cf необходимо брать его п р о и з ведение на отнош ение вход ного г и вы ходного R радиусов диффузора за кл апаном .
П у ти сни ж е ни я аэродинам ического |
ш ум а р е гул и р ую щ их клапанов |
и |
трубо |
||||||
проводов. М етоды сн и ж е н и я |
ш ум а судовы х трубопроводов за кл ю ча ю тся |
в п р а |
|||||||
вильном ре гул и р ов а нии |
парам етров, которы е обусловливаю т в наибольш ей сте |
||||||||
пени аэродинам ический |
ш ум |
кл а п ан о в . О сновным и парам етрам и, обусловливаю |
|||||||
щ ими |
ш ум , явл я ю тся : |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
геом етрия кл а п а н а , |
|
влияю щ ая |
на коэф ф ициент восстановления |
давле |
||||
ния Cf (iCD. д) и а кусти ч е ски й к . п . д. кл а п ан а |
т)кл . С ниж ение ур о вн я |
шум.а за |
|||||||
счет этого парам етра в |
отдельны х сл у ч а я х составляет |
10— 12 д Б А ; |
|
|
|||||
— |
диаметр эф ф ективного отверстия |
кл а п ан а d3ф, |
ко торы й влияет |
на ш ум |
|||||
примерно про по р цио н ал ьно |
|
четвертой степени |
[1 5 ]; |
|
|
|
|||
— |
скорость пара (газа) |
цкл : если она в пределах vKJl = 0 ,5 -т-1,0 М , — |
влияет |
||||||
на ш ум в восьмой степени, |
при :»Кл с О . б М - у В |
ш естой степени [9 ]. Э тот пара |
метр является наиболее эф ф ективным, поэтом у на п р а кти ке стараю тся о граничить скорость за кл а п ан о м значением не более 0,3 М . С ниж ение скорости по то ка в 2 раза
позволяет сни зить ш ум на 20 д Б А и |
более- |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
С корости в сам их трубопроводах д о л ж ны вы бираться из следую щ их условий: |
|||||||||||||
чтобы уровень ш ум а на расстоянии |
1 м от неизолированного паропровода бы л-не |
|||||||||||||
выше |
90, |
80, |
60 д Б А , скорости пара |
не д о л ж н ы |
превы ш ать соответственно |
55, |
||||||||
40 |
и |
30 |
м /с |
[2 1 ]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О сновная |
часть зв уко в о й энергии |
излучается |
на выходе из кл а п ан а в отвод |
||||||||||
ной трубе. Н а |
рис. 6.20 |
п оказаны зависимости ур о вня |
зв у ка на расстоянии |
1 м |
||||||||||
от диффузоров р а зл ичны х размеров, |
установленны х на |
м агистрали и |
продувае |
|||||||||||
м ы х воздухом , ско р о сти д виж е ния ко то р о го изм енялись от 0,33 до 1М |
[2 6 ] (М — |
|||||||||||||
число М а ха ). Д иа м е тр ы |
входа в диффузор |
равны |
условном у диам етру |
dy на вы |
||||||||||
ходном фланце кл а п а н а . Э тот пример |
показы вает, к а к вл и я ю т на реальны х уста |
|||||||||||||
н о в ка х ско р о сть среды |
и размеры |
кл а п ан а . |
|
|
v |
|
|
|||||||
' |
Если |
в соответствии |
с нормами |
уровень |
ш ум а м агистрали требуется ум е нь |
|||||||||
ш ить |
на |
5— 10 д Б А , то |
м о ж но использовать |
зв уко и зо л я ц и ю сте но к отводящ его |
||||||||||
трубопровода |
(обы чнаячтеплоизоляция |
ско р л упа м и , асбестом, стекловатой, |
по |
|||||||||||
кр ы то й ж е сты о , и т. п .). З в уко и зо л я ц и я |
в |
среднем составляет 2— 5 д Б А на 1 |
см |
|||||||||||
толщ ины |
теплоизоляции . С ни ж е ни я |
ш ум а |
м ож но |
добиться та кж е увеличением |
толщ ины стенок отводящ его трубопровода (на 4— 5 д Б А при увеличении толщ ины
в 2 раза). Если требуется сни зить |
ш ум на 15— 20 |
д Б А , испол ьзую т |
а кти в ны й |
||||||||
гл уш ите л ь, |
устанавливаем ы й |
непосредственно |
за |
клапаном |
или |
соединен |
|||||
ны й с кл апаном . П р и этом |
необходима та кж е зв уко и зо л я ц и я подводящ его тр у б о |
||||||||||
провода и сам ого кл а п а н а |
(рис. 6 .21). В противном |
случае ш ум , р а спространяю |
|||||||||
щ ийся |
по подводящ ей тр убе , |
м ож ет сни зить эффект гл уш и те л я |
на |
5— 10 д Б . |
|||||||
В |
гл уш ител е используется |
обы чны й элемент — |
тр уба в трубе . В н у тр е н н я я |
||||||||
труба |
перф орирована; |
п р о м е ж уто к |
м еж ду |
ними |
заполняю т зв уко по гл о щ а ю щ им |
||||||
материалом, |
например |
базальтовой |
ватой, |
ул ьтр атон ки м стекловолокном и т. п. |
|||||||
М о ж н о |
использовать гл уш ите л ь в |
виде одной или н е ско л ьки х дроссел ирую щ их |
пластин (реш еток). И х устанавливаю т в диффузоре непосредственно за кл а пан о м ; сечение диффузора увеличивается пропорционально росту удельного объема среды, Н а д россел ирую щ их р еш етках теряется часть общ его перепада давления,
|
|
|
|
|
|
Р и с. 6 .19 . Г р а ф и ки д л я расчета |
||
бл а го да р я |
чем у о тно ш е н ие p jp ^ на кл а п а н е |
м о ж е т п о дд е р ж и ва ться на требуемом |
||||||
ур о вн е . Т а к и м образом реш ается проблем а |
с н и ж е н и я |
ш ум а кл а п а н а . |
||||||
К а ж д а я д р о ссе л и р ую щ а я р е ш е тка , состоящ ая из д в у х Д и ско в со смещ енными |
||||||||
о тве р сти я м и , р а ссчиты ва е тся |
н а к р и т и ч е с к и й |
р а схо д |
п р и |
о тнош ении вхо д но го и |
||||
вы хо д н о го д а вл е н и я p jp z = |
2 — 4. Н а д р о ссе л и р ую щ и х |
р е ш е тка х возбуж дается |
||||||
ш у м , о д н а ко б л а го д а р я р азд ел ени ю |
п о то ка |
на |
м ел кие |
с т р у й к и ска зы ва е тся мас |
||||
ш та б н ы й эф ф ект; ш ум о о о р а зо ва н и е |
п р и этом |
м еньш е, |
чем п р и дросселировании |
|||||
т а к о го |
ж е |
перепада и ра схо да |
в кл а п а н е . Ш у м |
сн и ж а е тся вследствие то р м о ж ен ия |
||||
п о то ка |
в |
о тв е р с ти я х и в зазоре м е ж д у д и с ка м и , а т а к ж е вследствие взаимодей- |