Seria: ENERGE TY KA z. 72 Nr k o l . 6ok
Andrzej SOWA
Centralny Oś ro de k Projektowo-Konstrukcyjny M a sz yn G ó rn ic zy ch - "KOMAG"
RE ZO NA NS OW O- AB SO RPC YJ NE TŁUMIKI HA ŁA SU W E NT YL AT OR ÓW LU TN IO WY CH
St r e s z c z e n i e . Tłumiki rezonansowe - absorpcyjne tłumią hałas wen- tylatorów w szerokim zakresie n i s k i c h i w y s o ki ch cz ęs to tl iw oś ci .Z a
stosowanie ioh do tłumienia hałasu je dnoetopniowych we nt yl at or ów lut
n i o w y c h umożliwia zmniejszenie w y m i a r ó w wy ci sz on eg o układu tłumiki - wentylator. Podano sposób obliczenia części rezonansowej tłumika o- raz przedstawiono uzyskany efekt tłumienia.
1. Ws tę p
W y ma ga ni a stawiane przed w e nt yl ac ją wy r o b i s k gó rn ic zy ch sprawiają, że w e n t yl at or y lutniowe stosowane do miejscowego przewietrzania powinny odzna
czać się du ży mi wydajn oś ei am i i wyso ki mi sprężami. Ze wz ględu n a ułatwie
ni e transportu istotne jest również, aby miały one możliwie małe wymiary gabarytowe i nisk i ciężar. Powoduje to, że w 1 no wo cz e s n y c h rozwiązaniaoh we n t y l a t o r ó w stosuje się duże obciążenia łopatek, i duże prędkości ob wo do
we. Sprzyja to powstawaniu hałasu, któr y znacznie przekracza dopuszczalne normy.
Wz ględy ko ns trukcyjne i eksploatacyjne sprawiają, że w widmach hałasu wi el u we nt yl a t o r ó w l u tn io wy ch wy s t ę p u j ą n a tle szumu intensywne tonalne składowe h a ła su od niejed no ro dn oś ci strumienia, któr e decydują o poziomie ha ła su wentylatora. Częstotliwości podstawowe ty ch składowych są związane z li cz bą ło pa te k w i r n i k a oraz jego prędkośoią obrotową. Częstotliwości te dla wi ęk sz oś ci w e nt yl at or ów lutniowych o akładzie w i rn ik - ni er uc ho ma kie
ro wn ic a m i e s zc zą się w zakresie k50 — 800 Hz. W w i dm ac h hałasu w e nt yl at o
ró w pr ze ci wb ie żn yc h tonalne składowe w y st ęp uj ą również w zakresie 900 - 1600 Hz.
Do tł um ie ni a ha łasu wy tw ar za ne go przez we nt yl at or y lutniowe stosowane są obecnie prawie w y łą cz ni e tłumiki absorpcyjne. Własnośoi akustyczne m a teriałów dźwięk oc hł on ny ch powodują, że skuteczność tych tłumików w zakre
sie częstotliwości poniżej ok. 800 Hz jest niewielka. Gdy zatem zachodzi ko ni ec zn oś ć zmniejszenia hałasu, w kt órego w i dm ie istnieją tonalne skła
dowe o n i s k i c h częstotliwościach, jak to ma miejsce w przypadku wentylato
rów o układzie przepływowym w i r n i k - kierownica, tłumiki absorpcyjne mają
V
150 A. Sowa
znaczną długość, a stosowane w ni oh wa rs tw y dźwiękochłonne m a j ą często skom
plikowaną bu do wę [i] .
Wymiary takiego wyciszonego układu tłumiki - w e nt yl at or są znaczne a jego koszt wysoki. Kr ok ie m na przód w dziedzinie tłumienia h a ła su went yl at or ów byłoby skonstruowanie tłumika, kt ór y dzia ła łb y skutecznie w zakresie za
równo ni s k i c h jak i w y s o ki ch częstotliwości.
2. Tłumienie h a ła su za pomocą komór rezona ns ow yc h typu bocznikowego
Skuteczne tłumienie ha ła su w zakresie poniżej 800 Hz możn a osiągnąć przez umieszczenie bo cznyoh odgałęzień w przewodzie wentylacyjnym. Sposób
ten jest jednak rzadko stosowany, po ni e
w a ż b r a k jest danych do doboru ‘w y mi ar ów po sz ozególnych elementów takiego układu.
Okład złożony z przewodu, w k t ór yc h r o z chodzą się fa le akustyczne i bo cz ne go o d ga łę zi en ia powoduje odbioie w ki erunku źródła fali akustycznej o określonej c z ę stotliwości. Częstotliwość ta zależy od w y m i ar ów ge om etrycznych przewodu i b o cz ne
go odgałęzienia oraz od prędkości przepły
w u ośrodka w przewodzie. Do tłumienia prze
n oszonego lutniociągiem h a ła su w e n t y l a t o ra mo żn a zastosować boczne odgałęzienia wy
k o na ne w postaci zewnętrznych i w e w n ę t r z n y c h pi erścieniowych komó r re zo na ns ow yc h
(rys. i). Badania tego typu ko m ó r [
2
,3,h]przeprowadzone w przewodzie pierścienio- Rys. 1. Komory rezonansowe w y m o średnicy 600 m m pozwoliły określić,
dla wa r u n k ó w be z przepływu powietrza w przewodzie, częstotliwość maksymalnego tłu
mienia k o mo ry w postaci zależności:
gdzie:
V - objętość komory (m^)
S - pole powierzchni wlot u ko mory (ra2 ), - v ^
ważnej dla za&resu 0 , 0 k 2 9 ^ g ^ 0,3536 m, i odległośoi ścian przewodu pierścieniowego, w k t ór ym zainstalowane są komory 0,15 m. Z zależności tej można obliozyć wstę pn ie w y mi ar y ko mo ry przewidzianej do tłumienia tonalnej składowej o określonej ozęstotliwośoi.
/
Wp ły w prędkości przepływu po wi et rz a w przewodzie n a cz ęs totliwość m a k s y ma ln eg o tł um ie ni a na le ży uw zg lę dn ić wpro wa dz aj ąo poprawkę wynoszącą, dla
zakresu prędkośoi 20 - 40 m/s., 50 - 100 Hz. O wa rtości tej poprawki n a leży zwiększyć obliczoną z podanej wyże j zależności ozęstotliwość m a k s y m a ln eg o tłumienia komory, jeśli jest ona um ie sz cz on a n a wy lo ci e went yl at o
ra. Jeśli k o mo ra za in stalowana jest po stronie wl otowej w e n t yl at or a ob li
czoną częstotliwość maks ym al ne go tłumienia n a le ży zmniejszyć o wa rt oś ć po
prawki .
W przypadku, gdy odległość śc ianek przewodu pierścieniowego, n a któryoh zamontowane są k o m o r y jest różn a od 0 , 1 5 m, cz ęstotliwość maksymalńego tłu
mienia, k o mo ry jest niec o inna n i ż w y n i k a to z ob liczeń wg przytoczonego wy ż e j wzoru. Ni ew ie lk ie ko re kt y w w y m i a r a c h komór, uwzględniając wpływ prędkośoi przepływu p o wi et rz a w przewodzie i w p ł y w różnej od 0,15 mm od
ległości ścianek n a l e ż y w p ro wa dz ić podczas ba d a ń tłumików. Stosowanie tłu
mi kó w sk ła dających s.ię z częśoi rezonansowej i absorpcyjnej jest celowe wtedy, gdy w wi d m i e ha ła su istnieją intensywne tonalne składowe w zaicre- sie cz ęs totliwości poniżej ok. 800 Hz.
3. Pr zykład za st os ow an ia tłum ik ów rezo na ns ow o- ab so pro yj ny ch do tłumienia ha ła su we nt y l a t o r a lutniowego, pracującego w układzie wi rn ik -k ie ro wn i-
ca '
We nt y l a t o r typu WLE-50 1A /1 o średnioy zewnętrznej 0,500 m, prędkości o- brotowej w i rn ik a 2920 m i n . - 1 , liczbie ło pa te k wi rn ik a 14 w y tw ar za inten- sywną tonalną składową łialasu od n i ej ed no ro dn oś ci strumienia wy st ęp uj ąc ą przy częstotliwości 680 Hz. Do stłumi en ia hałasu tego we nt yl at or a za s t o sowano tłumiki r e z o n a n s o w o - a b s o r p c y j n e , w k t ór yc h ozęśc rezonansowa zmniej
sza tonalną składową do poziomu zbliżonego do poziomu ciśnienia ak us ty cz
ne go w pozostałej części widma. Dalsze obniżenie ha ła su we nt yl at or a zapew
n i a część absorpcyjną. Części rezonansowe tł umika wl ot ow eg o i wylotowego składały się z jednej k o mo ry zewnętrznej -i jednej wewnętrznej. Szerokość wl ot ów ko mó r w y n o s i ł a 0 ,0 7 0 su.
Komory rezonansowe znacznie zmniejszyły tonalne składowe wi dm hałasu w e n t y l a t o r a n a w l o o i e i wylocie. W wyniJcu ich zastosowania poziom hałasu mi erzony w dB (a) zmniejszył się n a wlocie o 7 dB a n a wy lo ci e o *8 dB.Dal- sze zmniejszenie ha łasu uzyskano przez zastosowanie części absorpcyjnej, której długość w y n o s i ł a n a w l oc ie 0,330 m, a n a wy lo ci e 0,270 m. Powstałe z połączenia obu częśoi tłumiki rezonansowo-absoppcyjne o długości 0,k00m n a w l o o i e i 0,330 m n a wy l o c i e obniżyły hała s went yl at or a o 18 dB (rys.2).
152 A. Sowa
k. Podsumowanie
W przypadku, gdy w wi dm ie hałasu went yl at or a wy st ęp uj ą tonalne składo
we w zakresie częstotliwości, w kt ór ym działanie ma te ri ał ów dź wi ęk oc hł on
nych jest mało skuteczne, celowe jest zastosowanie tłumików rezonansowo- absorpcyjnych. Część rezonansowa takiego tłumika wyko na na w postaci pier
ścieniowych komó r stanowiącyoh boczne odgałęzienia w kanale, w kt ór ym roż- ohodzą się Pale dźwiękowe, tłumi skutecznie hałas w zakresie ni sk ic h czę
stotliwości. Długości tłumików re zonansowo-absoproyjnych są, przy podo b
nej skuteczności działania, o ok. 50$ mniejsze n i ż stosowanych obtecnie do tłumienia hałasu w e nt yl at or ów tłumików absorpcyjnych.
Rys. 2. Widm a hałasu wylotowego we nt yl at or a WLE-501A/1
bez tłumika, — — z komorami rezonansowymi o długości = 0 , 0 7 0 m z tłumikiem rezonansowo-absorpcyjnym o długości = 0 , 3 3 0 m
LI TE RA TU RA
[1] Główny Instytut Górnictwa: U r zą dz en ia tłumiąoe hałas do we nt yl a t o r ó w głównyoh, lu tn io wy ch i energetycznych. In fo rm ao ja of ertowa 1 22*.09 i 01.2.1, 1971*.
[2] Sowai A. : B a da ni a akustyczne r e z o n a ns ow yc h tł umików ha ła su w e n t y l a t o r ó w lutniowych. I I I Ko nf e r e n o j a pt. Zwałozanie hałasu. P A N , 1973, ss.
2 8 8- 2 9 2 .
[3] Sowa A . : Wy br an e zagadnienia z tłumienia ha ła su m a sz yn przepływowych.
Mat. z seminarium "Walka z h a ł a s e m i w i br ao ja mi w re soroie górnictwa i energetyki". SITG, Katowioe, ss. 115-132.
W Sowa A . : W p ł y w ko mó r re zo na ns ow yc h typu bo cz ni ko we go n a hałas w e n t y l a to ra przenoszony lutniooiągiem. Praca doktorska, Po li te ch ni ka ś l ą
ska 1976.
PE30HAHCH0-AEC0PEL[H0HHHE fflyMOnorJIOTHTEJIH TPyBHUX BEHTHJIHTOPOB
P e 3 K) X e
P e 3 0 H a H C H O - a Ó c o p n h H O H H t i e m y M O n o r a o t m e a n C H H s a i o T y p o B e H Ł 3 B y K O B o r o a a B - J i e H H H B e H T H J I J I T O p O B B B H p O K O M f l H a n a 3 0 H e H H 3 K H X H B H C 0 K H X W a C T O T . i l p H M e H e H H e h x B o ^ H o c i y n e H g a T H X i p y C m n c B e H T a x a i o p a x f l a e i b o b h o j c h o c t b y u e H b m e H H H p a 3 - M e p o B c H C T e M H m y M o n o r a o T H T e a b - B e H T H a H T o p .
n p H B O S H i o a o n o o o f i p a o w e i a p e 3 0 H a H C H 0 t t a a c T H m y M o n o r x o T H T e a a a otJnJjeKTHB- h o c t ł e r o n p a M e H e H H a .
R E S O NA NT -A BS OR PT IVE SILENCERS OF D U C T F A N NO IS E
S u m m a r y
T h e r e s o n a n t —absorptive silenoers attenuate f a n nois e in w i d e fr e q u e n cy range. Using them f o r the abatement of the no is e of one-stage duot f a n makes the r e du ot io n of the dimentions of f a n silencers set possible. The me th od of oomputing the resonant part of si lencer and the results of n o i se redu ot io n are presented.
