冰箱系統(tǒng)噪聲的分析與處理

冰箱系統(tǒng)噪聲的分析與處理張龍2009-10-14隨著家居品質(zhì)的提高，人們對環(huán)境靜音的要求越來越高，其已經(jīng)與節(jié)能、環(huán)保共同成為評定家電產(chǎn)品質(zhì)量好壞的三大要素。冰箱作為全天候的噪聲源，尤其是夜間的主要噪聲源，其靜音效果更是近年市場競爭的焦點。冰箱噪聲（不考慮風扇噪聲）主要來源于三部分：壓機噪聲、壓機與系統(tǒng)形成的共振、系統(tǒng)內(nèi)冷媒流動聲。隨著近年壓縮機技術的發(fā)展，不少品牌的壓機噪聲被有效降至39dB（A）以下，壓機與系統(tǒng)的共振也因阻尼塊的合理利用被成功減弱，而冷媒在系統(tǒng)內(nèi)流動過程中因壓力平衡、蒸發(fā)平衡等多種因素造成的異響噪聲一直是各廠家噪聲處理的難點，本文將以直冷冰箱為例重點討論之。一、系統(tǒng)噪聲的特點冰箱系統(tǒng)噪聲一般分四種：純氣流聲、正常的流水聲（咕嚕聲、氣液混合體噴突聲（咯咯、突突）、尖銳的嘯叫聲（唧唧如皮鞋蹭地板的聲音）。頻譜分析表明，盡管分貝有時可能并未超標（基本都在42dB（A）以下），其中純氣流聲及正常流水聲經(jīng)阻尼處理后基本可以接受，但后兩種聲音因頻率偏高讓人難以適應。試驗觀測結果表明，幾種聲音在一個開機周期中的分布及對應的壓力情況如下表：項目時段冷媒狀態(tài)/對應高壓端壓力噪聲情況1開機瞬間全部氣態(tài)/2kg無噪聲（氣流聲）2開機結束~初始平衡態(tài)氣液混合態(tài)（氣態(tài)比例偏多）/5~7kg唧唧/咯咯3深度平衡以后氣液混合態(tài)（液態(tài)比例偏多）/7kg左右流水聲（咕嚕）4深度平衡以后剛打開門氣液混合態(tài)（氣態(tài)比例偏多）/7~5kg唧唧/咯咯5高溫高負荷（閉門）氣液混合態(tài)（氣態(tài)比例偏多）/7~10kg唧唧/咯咯6平衡后長時間打開門全部氣態(tài)/2~5kg無噪聲（氣流聲）長時間使用跟蹤還發(fā)現(xiàn)，即使是同一臺冰箱，噪聲情況也因春夏秋冬而有所差別，甚至于一日之內(nèi)也有所不同。具體地說夏季產(chǎn)生異響的機會要多（各廠家也是夏天接受噪聲投訴情況比較集中，而冬天較少），中午前后比較熱的時候噪聲偏大。夜間較安靜的情況下（本體噪聲25dB（A）以下），一般的系統(tǒng)噪聲在距離冰箱5米遠近都可以聽到，接近冰箱后背板處較清晰，而打開冰箱門體伸頭進入箱體則最為清楚。二、系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生理論分析與實際觀測結果均表明：正常流水聲來源于制冷系統(tǒng)高壓端的重力勢差，冷媒在液態(tài)時同樣遵守“水往低處流”的基本規(guī)律，在壓力的作用下上升，同時受重力牽引而向洼處流動，流水聲則來源于這一過程。實際上，冰箱正常工作期間，高壓端的冷媒處于氣液混合態(tài)，只是隨所處制冷階段及外部負荷的大小不同而比例有所不同。毛細管入口時冷媒主要為液態(tài)，隨著向末端流出，壓力逐漸減小，氣態(tài)比例逐漸增多（液態(tài)氣化形成迅速膨脹），因此，出口處的流速迅速加大（以每秒幾百米的速度向外噴突），形成噴射。如此過程中，高速氣液混合物與管壁磨擦，高速氣液混合物對蒸發(fā)壁擊打、高速氣液混合物對遲滯在毛細管出口處的氣液態(tài)冷媒?jīng)_擊、高速氣液混合物壓力瞬間釋放所形成的紊流蒸發(fā)都將形成噪聲，復雜的壓力平衡噪聲與蒸發(fā)平衡噪聲主要表現(xiàn)為咯咯及突突聲。另外，就整個高壓端而言，因制冷系統(tǒng)質(zhì)量（如毛剌、折彎、打扁、臟堵等）問題會形成局部瓶徑缺陷，導致局部壓力積聚，該壓力積聚可能產(chǎn)生于冷凝管路垂直排布（氣流對液態(tài)冷媒重力的突破），也可能產(chǎn)生于過濾器的局部微堵，更可能產(chǎn)生于高壓端任何位置因幾何變形而導致的截面突變處。壓力呈周期性的積聚與釋放必然導致毛細管出口處周期性的壓力變化，而且這種壓力變化和與之伴生的氣液混合比例變化之紊態(tài)冷媒共同作用，產(chǎn)生“壺口效應”，最后發(fā)出了一定規(guī)律的嘯叫（主要表現(xiàn)為頻率較高的唧唧聲）。由此可見，系統(tǒng)噪聲（咯咯、突突、唧唧聲）主要產(chǎn)生于毛細管出口處。三、系統(tǒng)噪聲的解決流水聲的處理較簡單，一般提倡將冷凝管在冷凝板上自上而下橫向布局，目的是將落差分級，這樣一方面可以有效減小流水聲，另一方面不會在冷凝管的低端形成多個液面，以造成壓力積聚，進而產(chǎn)生嘯叫。從排氣管出口到高位的冷媒上升則完全依賴排氣壓力，且此時冷媒不曾充分冷卻，以高溫高壓氣態(tài)為主，較易上升。高頻噪聲的解決主要從以下幾個方面：1、系統(tǒng)結構上系統(tǒng)結構方面除了冷凝管的自上而下橫向布局外，還要注意從以下幾方面加以處理：增加二次毛細管：這是目前最有效的冰箱降噪方法，原理是通過二次分壓來減小毛細管出口處的壓差，從而減小流速，減少噪聲。二次毛細管的直徑不能太大，以剛好可以插入毛細管為宜，達到限制紊流半徑，抑制蒸發(fā)平衡的目的。?二次毛細管出入口均垂直向下：垂直向下是為了減少冷媒在兩次排出口的滯留與積聚，減小紊流效應，避免壺口效應。?改善毛細管出口噴射角：剪口一般為斜切或直切，這樣在毛細管口形成的噴射角也不盡相同，斜切的話則一邊形成銳角另一側形成鈍角，過渡處則為直角，而直切的話整個面都是直角。對流體來講，理想情況是沿一次切面噴射阻力最小，切線好于鈍角，鈍角好于直角，直角好于銳角，所以在毛細管出口處做一個內(nèi)倒角，以形成射口鈍角，非常有利。這樣一方面可以減少因剪切形成的毛剌，另一方面也可以收攏散射，規(guī)則流向，以減少嘯叫。就剪切工藝而言，由于孔徑偏小，做成鈍角有所難度的話，做成直切比較容易；也有為方便插入二次毛細管而切成斜面的，從減小噪聲角度來說非常不可取，這會帶來噴射角的由銳到鈍交錯，為紊流形成，加大高速氣液混合物對蒸發(fā)壁擊打、高速氣液混合物對遲滯在毛細管出口處的氣液態(tài)冷媒?jīng)_擊、高速氣液混合物壓力瞬間釋放所形成的紊流蒸發(fā)創(chuàng)造條件。?避免將毛細管在回氣管上過多纏繞2、系統(tǒng)質(zhì)量上要求管壁光滑，管徑過渡均勻，以減少彎折及突變，讓冷媒流暢。3、包阻尼塊減弱噪聲為進一步減小噪聲，對主要噪聲源進行消聲處理也是行之有效的，目前比較可行的依然是包阻尼塊，阻尼塊須以二次毛細管的出入口為中心對稱包