空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及控制途徑

1、空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及控制途徑 1引言 目前大部分.空調(diào)組合機(jī)組末端用的空調(diào)離心通風(fēng)機(jī),噪聲都不盡理想。例如: 雙吸多翼前傾風(fēng)機(jī)、雙吸機(jī)翼型后傾風(fēng)機(jī)、雙吸單板圓弧后傾風(fēng)機(jī)等安裝在空調(diào)組合機(jī)組末端,在沒有特殊處理或無隔聲裝置的情況下,在距風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處1m左右測(cè)得的噪聲一般可達(dá)90110dB(A),有些高壓、大流量的空調(diào)離心風(fēng)機(jī),噪聲甚至達(dá)120130dB(A)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議:在工業(yè)廠區(qū)內(nèi),噪聲要求不超過85dB(A); 在公共建筑、飯店、賓館、精密儀器儀表等領(lǐng)地,噪聲要求不超過75dB(A)。根據(jù)人們對(duì)噪聲所能承受的程度,距離風(fēng)機(jī)最近的住宅區(qū),白天要求噪聲不超過5060dB

2、(A),晚上要求噪聲不超過4045dB(A) 。 因此,對(duì)于當(dāng)今較為普及的.空調(diào)組合機(jī)組末端用的空調(diào)離心通風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生要進(jìn)行深入研究,識(shí)別噪聲源,從而實(shí)現(xiàn)噪聲的有效控制是有意義的。 2空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理分析 2.1 空調(diào)風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲 一般說來 , 空調(diào)風(fēng)機(jī)大部分采用雙進(jìn)風(fēng)型式，風(fēng)機(jī)的軸及軸上的葉輪等零件都較重,各生產(chǎn)廠家事先均經(jīng)過較嚴(yán)格的平衡(靜平衡和動(dòng)平衡)試驗(yàn)后才投入使用。但風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般較高,經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后 , 會(huì)產(chǎn)生多種機(jī)械噪聲。 (1) 葉輪磨損不均勻或因風(fēng)壓導(dǎo)致零件的變形 , 使整個(gè)轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的噪聲。 (2) 軸承在運(yùn)行后由于磨損 , 與軸相互產(chǎn)生的噪聲。 (3)

3、 由于安裝不良或各零件聯(lián)接松動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。 (4) 葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng) , 導(dǎo)致機(jī)體某一部分共振而產(chǎn)生的噪聲。 2.2 電機(jī)噪聲 在空調(diào)的整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)中,電機(jī)是其中一個(gè)重要組成部分,但一般風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)廠家采用的電機(jī)均由電機(jī)生產(chǎn)廠家提供,風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家一般不作電機(jī)內(nèi)部處理,但電機(jī)的噪聲種類繁多,本文簡(jiǎn)述如下: (1) 軸承本身精度不夠而產(chǎn)生的軸承噪聲; (2) 徑向交變的電磁力激發(fā)的電磁噪聲; (3) 換向器整流子碳刷摩擦導(dǎo)電環(huán)而產(chǎn)生的摩擦噪聲; (4) 整流子的打擊噪聲; (5) 由于某些部件振動(dòng)使自己的固有頻率與激勵(lì)頻率產(chǎn)生共振 , 形成很強(qiáng)的窄帶噪聲; (6) 轉(zhuǎn)子不平衡或電磁力軸向分量產(chǎn)

4、生的軸向串動(dòng)聲; (7) 電機(jī)冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。 2.3 風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理 當(dāng)多個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)葉輪繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí),旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)氣流不斷施加作用力,作用力的平均部分對(duì)應(yīng)于維持氣流運(yùn)動(dòng)的推力,而其交變部分則對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生氣流噪聲的激發(fā)力。 (1)旋轉(zhuǎn)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理旋轉(zhuǎn)噪聲又稱葉片噪聲,或稱離散頻率噪聲。葉片繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí),風(fēng)機(jī)葉片相對(duì)于氣流運(yùn)動(dòng),迎風(fēng)側(cè)與背風(fēng)側(cè)所受壓力不同。在旋轉(zhuǎn)葉輪的葉片通道出口處沿周向的氣動(dòng)壓力與氣流速度都有很大變化,旋轉(zhuǎn)的葉片通道掠過較窄的蝸舌處,就會(huì)出現(xiàn)周期性的壓力和速度脈動(dòng),從而產(chǎn)生噪聲。葉片在自由空間旋轉(zhuǎn)時(shí),對(duì)于葉片鄰近的某固定空間位置來說,每當(dāng)一個(gè)葉片通過時(shí),空氣受到葉

5、片及其壓力場(chǎng)的激勵(lì),壓力就會(huì)起伏變化一次,旋轉(zhuǎn)的葉片不斷地逐個(gè)通過,相應(yīng)逐個(gè)地產(chǎn)生脈沖 , 向周圍輻射噪聲。 在給定空間位置產(chǎn)生的壓力,并不按正弦規(guī)律隨時(shí)間變化,而是按脈沖形式。除基頻外還有許多諧波成分 , 其頻率為基頻的整數(shù)倍。如果壓力脈沖很尖銳,在聲頻范圍內(nèi)可以有許多諧波成分。旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率為 f = inz / 60 (1) 式中n 每分鐘的轉(zhuǎn)速 z 葉片數(shù) i 頻率諧波序號(hào),i = 1 時(shí)的頻率為基頻 由式(1)可以看出,若將葉片數(shù)增加1倍而轉(zhuǎn)速保持不變時(shí),由于基頻增加1倍,原來的奇次諧波成分被取消,假定各諧波成分的強(qiáng)度近似相同,理論上旋轉(zhuǎn)噪聲的強(qiáng)度將降低一半。即使壓力脈沖不很尖稅,葉

6、片數(shù)的增多對(duì)降低噪聲也是有利的。 旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓與風(fēng)機(jī)的功率成正比,而與葉輪的半徑成反比。所以,當(dāng)功率與葉片尖端的圓周速度給定時(shí),從降低噪聲的角度應(yīng)盡量使葉輪半徑大一些。葉片尖端的圓周速度對(duì)旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓非常敏感,隨圓周速度的提高 ,旋轉(zhuǎn)噪聲的聲功率迅速地增加。 (2) 渦旋噪聲產(chǎn)生的機(jī)理 渦旋噪聲又稱渦流噪聲,或稱紊流噪聲。風(fēng)機(jī)葉片相對(duì)于氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流受到葉片阻擋即繞流時(shí),沿葉片表面的流線會(huì)在背面脫體，從而形成一個(gè)陰影區(qū)。在該區(qū)內(nèi)的氣體一般處于相對(duì)靜止的狀態(tài),并不隨氣流向下游方向運(yùn)動(dòng),而該區(qū)與氣流間的邊界是不穩(wěn)定的,氣流通過切向粘滯力而產(chǎn)生卷吸作用,帶動(dòng)靜止的氣體運(yùn)動(dòng),在背面的分叉點(diǎn)附近形成了渦旋胚,并逐漸成長(zhǎng),渦流的范圍越來越大,到一定程度后渦旋胚就從葉片背面滑脫,而隨氣流向