Введение к работе
, Актуальность темы диссертационной работы. Шум, генерируемый центробежными лопаточными машинами большой мощности на металлургических, химических предприятиях и на компрессорных станциях газовой промышленности имеет высокий уровень звука и изменяется в пределах 96- 114 дБА, что значительно превышает существующие санитарные нормы, угнетающе действует на обслуживающий персонал. Повышенный шум влияет на нервную и сердечно-сосудистую систему человека, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям.
. Специалисты утверждают, что за счет повышенного шума заболеваемость людей возрастает на 30%. Жертвами повышенного шума становятся все большее количество людей, шум - один из самых опасных факторов техногенного воздействия на человека и окружающую среду. Самый вредный для здоровья человека — так называемый тональный шум, т.е. шум на определенной частоте, санитарные нормы для которого ужесточены и усилия должны быть направлены, в первую очередь, на борьбу с этим видом шума.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективных методов и средств снижения шума мощных центробежных лопаточных машин. -
В настоящее время наиболее распространенными являются так называемые пассивные способы уменьшения шума, т.е. установка различных глушителей, звукоизолирующих кожухов, экранов, вибродемпфирующих покрытий на уже существующих машинах. Эти способы позволяют значительно снизить уровень шума лопаточных машин, но их применение приводит . к увеличению массы, габаритов, дополнительному сопротивлению газовоздушного тракта и удорожанию установки. В этой связи снижение шума в источнике его возникновения является наиболее перспективным из-за меньших капиталовложений, экономии массы и габаритов оборудования и может быть эффективно осуществлено, в первую очередь, на стадии проектирования нового (оборудования, либо при модернизации старого, но требует глубоких исследований и накопления информации по акустическому совершенствованию лопаточных машин.
Задачи исследования:
-
анализировать основные источники шума центробежных лопаточных машин и пути их акустического совершенствования;
-
выполнить обзор теоретических исследований по оценке шума от неоднородности потока и влиянию конструктивных параметров проточной части центробежных лопаточных машин на шум. . ...-,.
-
выполнить исследования и получить теоретические зависимости для оценки снижения тонального шума двухпоточных центробежных машин при изменении геометрических параметров элементов проточной части;
-
составить программы для расчета на ПЭВМ уровня тонального шума двухпоточных центробежных машин при изменении геометрических параметров элементов проточной части;
-
создать стенд для исследования аэродинамических. и акустических характеристик ступеней двухпоточных центробежных машин, изготовить объекты исследования;
-
выполнить экспериментальные исследования по влиянию геометрических элементов проточной части с целью снижения шума* двухпоточных центробежных лопаточных машин;
-
сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований;
-
сделать выводы и дать рекомендации по выполненной работе. -
Объект исследования. Экспериментальная часть работы по оценке влияния. геометрических элементов проточной части двухпоточного нагнетателя на шум и экономичность выполнена на специальном экспериментальном стенде,. созданном в лаборатории кафедры теплотехники и турбомашин Российского университета дружбы народов. "
Научная новизна работы:
получена зависимость для оценки аэродинамической пульсационной силы,
учитывающей изменение энергии в диффузоре на расстоянии шага рабочих лопаток и
конструкцию языка.
. получена зависимость для оценки уровня звукового давления на частоте следования лопаток при различных геометрических параметрах проточной части двухпоточного центробежного вентилятора; на основе формулы разработаны программы, позволяющие прогнозировать изменение уровня тонального шума при изменении геометрии проточной частя двухпоточных центробежных машин;
исследовано влияние различных языков улитки двухпоточпой центробежной машины на шум и экономичность. Установлено, что лучшие газодинамические и акустические характеристики имеют центробежные машины при использовании наклонных языков №4 и №5. '
исследовано влияние радиального зазора на шум и экономичность двухпоточной центробежной машины. Получена полуэмпирическая зависимость для оценки влияния радиального зазора.
исследовано влияние смещения рабочих лопаток в двухпоточной центробежной машине на тональный шум ' с учетом интерференции звуковых волн. Получена зависимость, определяющая амплитуду акустического давления в суммарной волне для двухпоточных центробежных машин.
с использованием опытных данных выполнен расчетный анализ по выбору оптимальных геометрических параметров проточной части двухпоточных центробежных манган. Установлено, что с помощью комплексного подхода, можно добиться оптимального варианта.
Практическая ценность работы:
использование в двухпоточных центробежных машинах рекомендуемой конструкции языка №5 (ассимстричпой со смещением по шагу) привело к снижению тонального шума на 3 дБ и повышению экономичности на 5% по сравнению с прямым языком.
смещение рабочих лопаток на колесе по шагу на величину t/2 в сравнении с колесом без смещения лопаток в - венцах привело к снижению тонального шума двухпоточной центробежной машины на 7 дБ при прежней экономичности.
снижение тонального шума центробежных нагнетателей, полученное в работе при изменении геометрических элементов в проточной части, приводит к снижению вибрации трубопроводов обвязки нагнетателей.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели использованы методы:
аналитический и экспериментальный. Обработка данных, полученных в результате
экспериментов, базировалась на программно-графических методах. Достоверность
результатов подтверждена сходимостью данных теоретических и экспериментальных
исследований и обусловлена точностью измерительной аппаратуры и достаточным
объемом экспериментов. * :
Реализаиия работы. Расчетно-теоретические разработки, выполненные в диссертации, используются на кафедре «Теплотехники и турбомашин» Российского университета дружбы пародов при подготовке магистров и аспирантов.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на XXXX, XXXXI, ХХХХИ научных конференциях профессорско-преподавательского состава инженерного факультета Российского университета дружбы народов (2004 - 2006 гг.) на заседаниях секции «Теплотехники и турбомашин».
Публикация работы. По теме диссертации единолично и в соавторстве опубликовано 5 научных статей. ,
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с конкретными выводами, основных выводов но диссертации, списка литературы из 67 наименований. Объем диссертации составляет 172 страницы машинописного текста, 92 рисунка, 7 таблиц, 33 страницы приложений.
