ШУМОГЛУШАЩИЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПОВОРОТ ГАЗОВОДА Российский патент 2004 года по МПК F16L55/33 

Изобретение относится к устройствам для снижения шума и может быть использовано в системах транспортирования газов энергетических установок.

Известно затухание звука в плавном повороте газовода на 90^o в результате отражения части звуковой энергии обратно к источнику шума [1, с.317].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность шумоглушения. Снижение уровней звуковой мощности не превышает 3 дБ на частотах от 500 до 8000 Гц, а в области более низких частот уменьшается до 0 [1, табл. 12.6] . Уменьшение ширины поворота влечет за собой повышение частоты, с которой начинает снижаться эффективность шумоглушения.

Известно затухание звука в прямом колене газовода с направляющими лопатками [1, с.317]. Данное устройство обладает аналогичным недостатком [1, табл. 12.6].

Известно также затухание звука в прямоугольном необлицованном повороте [1, с.317]. Его эффективность шумоглушения превосходит эффективность вышеуказанных устройств [1, с.293; рис. 11.7 а]. Прямоугольный необлицованный поворот обеспечивает значительное затухание звука - 7,0-8,5 дБ в диапазоне частот, для которых характерный поперечный размер, равный квадратному корню из площади поперечного сечения поворота, составляет 0,25-0,5 длины волны. Вне указанного диапазона частот шумоглушение в прямоугольном повороте уменьшается до 0-3 дБ. Поскольку в системах транспортирования газов энергетических установок требуется широкополосное, как правило, ровное затухание звука, недостатком известного прямоугольного поворота является узость частотного диапазона эффективного шумоглушения.

Эффективность затухания звука увеличивается при облицовке прямоугольного поворота звукопоглощающим материалом. Максимальное снижение уровней звуковой мощности достигает 10-12 дБ [1, с.293; рис. 11.7а]. Однако при этом сохраняется вышеуказанный недостаток прямоугольного необлицованного поворота. Кроме того, использование облицованных поворотов в системах с запыленными, замасленными и тому подобными двухфазными потоками ограничено забиванием пор звукопоглощающего материала. Забивание пор приводит к снижению эффективности шумоглушения в процессе эксплуатации устройства до эффективности шумоглушения необлицованного поворота.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является шумоглушащий прямоугольный поворот газовода [2], разделенный продольными перегородками на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения. Каждая перегородка образована двумя перфорированными пластинами, между которыми размещен звукопоглощающий материал. Перегородки, ввиду их значительной толщины, снабжены элементами, уменьшающими аэродинамическое сопротивление. Акустическая характеристика устройства складывается из характеристик прямолинейного пластинчатого глушителя [1, с. 293; рис. 11.6 б] и облицовок поворота [1, с.293; рис. 11.7 а]. Поскольку площадь поперечного сечения перегородок в два раза больше площади поперечного сечения образованных ими каналов, акустическая характеристика облицовок поворота определяется эффектом облицовки только одного из одинаковых Г-образных каналов. Для частотного диапазона 250-8000 Гц снижение шума пластинчатым глушителем составляет 18-30 дБ, снижение шума облицованным Г - образным каналом составляет 10-12 дБ. На частотах 63-125 Гц эти значения уменьшаются до 2-5 дБ и 0-1 дБ соответственно. В двухфазных потоках из-за забивания пор звукопоглощающего материала эффективность устройства не превышает эффективности необлицованного поворота. Вследствие того, что для значительного количества систем требуется ровное не менее 7 дБ снижение шума по всему нормируемому диапазону 63-8000 Гц, недостатком известного прямоугольного шумоглушащего поворота газовода является узость частотного диапазона эффективного шумоглушения.

Техническим результатом изобретения является расширение частотного диапазона эффективного шумоглушения.

Технический результат достигается тем, что в шумоглушащем прямоугольном повороте газовода, разделенном продольными перегородками на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения, площадь поперечного канала соответствует условию

где Fгр - площадь поперечного сечения Г-образного канала, м²;
с - скорость звука, м/с;
fгр - верхняя граничная частота спектра шума, Гц.

Уменьшение предусмотрено для того, чтобы не создавать трудности выбора технологии изготовления устройства. При этом акустическая характеристика в требуемом диапазоне частот не изменяется.

Нами экспериментально установлено, что наличие перегородок (например, из стального листа толщиной 1,4 мм) не изменяет шумоглушения в поворотах, составленных из нескольких Г-образных каналов, на частотах, для которых характерный поперечный размер составного поворота превышает четверть длины волны. Затухание звука в повороте газовода, не разделенном на Г-образные каналы, для частот его наибольшей эффективности незначительно отличается от затухания звука в разделенном повороте на этих же частотах. Наличие Г-образных каналов характерного поперечного размера обеспечивающих наибольшее затухание звука на частотах, близких к fгр, существенно не снижает максимально возможного шумоглушения на частотах, близких к fгр/2, в поворотах, составленных из двух Г-образных каналов. Последние, в свою очередь, значительно не снижают максимально возможного шумоглушения во вдвое более крупных составных поворотах на частотах, близких к fгр/4. Таким образом, эффективное ровное в диапазоне до 8 октав шумоглушение поворотом, разделенным на Г-образные каналы, складывается из наибольших эффективностей, обеспечиваемых как самим поворотом газовода, так и образованными внутри него поворотами характерного поперечного размера и т.д.

На фиг.1 изображен шумоглушащий прямоугольный поворот газовода, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - затухание звука в шумоглушащем прямоугольном повороте газовода.

Шумоглушащий поворот газовода 1 содержит продольные перегородки 2, разделяющие его на равные Г-образные каналы 3 прямоугольного поперечного сечения площадью Fгр. Перегородки 2 размещены по одной или двум координатам поперечного сечения поворота в зависимости от характерного поперечного размера каналов 3, требующегося для обеспечения затухания звука в диапазоне частот с верхней граничной частотой fгр, а именно
На фиг. 3 кривой 1 обозначено затухание звука в прямоугольном повороте характерного поперечного размера 1300 мм; кривыми 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 обозначено затухание звука в прямоугольном повороте характерного поперечного размера 1300 мм, разделенном на Г-образные каналы характерного поперечного размера 650 мм, 460 мм, 320 мм, 230 мм, 160 мм и 80 мм соответственно; кривой 9 - затухание звука в прототипе при характерном поперечном размере поворота 1300 мм и толщине перегородок, содержащих звукопоглощающий материал, 200 мм.

Шумоглушащий прямоугольный поворот газовода работает следующим образом.

Газовый поток, движущийся в системе энергетической установки, попадает в прямоугольный поворот газовода 1, где проходит между продольными перегородками 2 по равным Г-образным каналам 3 прямоугольного сечения и отводится далее в систему. По такому же пути распространяются звуковые волны. При прохождении прямоугольных поворотов, составленных из различного количества Г-образных каналов, звуковые волны, для которых половина длины волны не превышает характерного поперечного размера этих поворотов, отражаются обратно к источнику, что обеспечивает их затухание.

Расширение диапазона эффективного шумоглушения в шумоглушащем прямоугольном повороте, по сравнению с прототипом (кривая 9), обусловлено тем, что сам поворот газовода (кривая 1) и образованные внутри него повороты различного характерного поперечного размера (кривые 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) обеспечивают наибольшее затухание звука в различных смыкающихся диапазонах частот, взаимно дополняя друг друга.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов, И. В. Горенштейн и др.; Под общ. ред. Е.Я. Юдина - М.: Машиностроение, 1985. - 400 с.

2. Патент DE 1809426, кл. F 16 L 55/02, 1969.

Поворот газовода предназначен для снижения шума в системах транспортирования газов энергетических установок. Поворот газовода разделен на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения. Площадь поперечного сечения Г-образного канала соответствует условию

где Fгр - площадь поперечного сечения Г-образного канала, м²; с - скорость звука, м/с; fгр - верхняя граничная частота спектра шума, Гц. Технический результат - снижение уровня шума. 3 ил.

Шумоглушащий прямоугольный поворот газовода, разделенный на равные Г-образные каналы прямоугольного поперечного сечения, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения Г-образного канала соответствует условию

где Fгр - площадь поперечного сечения Г-образного канала, м²;

с - скорость звука, м/с;

fгр - верхняя граничная частота спектра шума, Гц.