К методике измерения шума тройников вентиляционных сетей на аэроакустическом стенде

акустика

К методике измерения шума тройников вентиляционных сетей на аэроакустическом стенде

М.Ю. Лешко

Одними из наиболее интересных с точки зрения аэродинамики элементов вентиляционных сетей являются тройники и крестовины — узлы, разделяющие или смешивающие потоки воздуха. Разделение и смешивание воздушных потоков в таких элементах сопровождается отрывными течениями в их проточной части и, соответственно, аэродинамическим шумом, который может достигать значительных уровней в зависимости от соотношения скоростей в магистрали и ответвлении, формы и угла раскрытия ответвления, наличия или отсутствия радиуса закругления в месте сочленения ответвления и магистрального участка. Следует отметить, что крестовины в вентиляционных сетях встречаются значительно реже тройников из-за сложностей при их изготовлении.

При значительной насыщенности инженерных коммуникаций в современных зданиях и недостаточности свободных мест для размещения воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования воздуха проектировщикам приходится уменьшать поперечные сечения вентиляционных каналов и увеличивать в них скорость. Следствием этого является повышенный шум элементов вентиляционной сети: прямых участков воздуховодов, поворотов и, прежде всего, тройников. В рамках данной статьи шум дросселирующих устройств, вносящих значительный вклад в общий шум вентсети, не рассматривается, это вопрос подробно описан, например, в [1].

Шум вентиляционной сети особенно важно учитывать при проектировании таких ответственных помещений как теле- и радиостудии, элитное жилье и офисы.

Как правило, длина воздуховода ответвления до помещения достаточно мала, и шум, генерируемый тройником, может достигать его, создавая в последнем повышенные уровни.

Учесть шум тройников в акустическом расчете можно, но с большой вероятностью ошибки, поскольку расчетная формула для определения уровней звуковой мощности, генерируемой этими элементами, а именно шума ответвления и шума прохода, в достаточной мере не точна, так как не учитывает особенности и многообразие конструкций.

Для учета шума тройников в общем шуме вентиляционной сети наиболее предпочтительным являются результаты их аэроакустических испытаний.

Результаты таких испытаний тройника конкретной конструкции позволяют: а) учесть генерируемый им шум в акустическом расчете вентиляционной сети, б) выбрать оптимальную с точки зрения величины генерируемого шума конструкцию тройника при сравнительных испытаниях, в) уточнить формулу расчета генерируемой им звуковой мощности путем внесения соответствующих поправок, поскольку полученные результаты отразят конструктивные особенности данного тройника.

Наибольший интерес представляет момент разделения потока воздуха, то есть когда тройник или крестовина находятся в режиме притока: часть воздуха подается в обслуживаемое помещение, а другая его часть транзитом проходит дальше. Этот процесс сопровождается максимальными отрывными течениями в проточной части тройника (в отличие от тройника при смешивании потоков). Известно, что при одинаковых аэродинамических параметрах (общий расход воздуха через тройник, перепад давлений на тройнике) шум тройника при смешивании потоков ниже шума такого же тройника при разделении потоков (по всей вероятности за счет эжекции).

В НИИ Строительной Физики РААСН имеется уникальный аэроакустический стенд, позволяющий проводить испытания практически любых элементов вентиляционных сетей и вентиляционного оборудования. Стенд подробно описан в работе [2]. Основной его частью является реверберационная камера, из которой можно забирать или подавать в нее практически «бесшумный» поток воздуха объемом до 15 т. м3/ч путем изменения производительности вентиляторов стенда (изменением числа оборотов вентиляторов).

На базе данного стенда была создана экспериментальная установка для испытания различных конструкций тройников в режиме притока.

Расход воздуха через тройник определяется перепадом аэродинамического давления на входе и выходе тройника. Принципиально не важно, как этот перепад создается — положительным или отрицательным давлением, главное — чтобы величины этого перепада хватило для прохождения через тройник определенного расхода воздуха.

Схема экспериментальной установки представлена на рисунках 1а и 1б. Установка позволяет оп-

акустика

1 — испытываемый тройник; 2 — концевое звукопоглощающее устройство; 3 — коллектор с микроманометром; 4 — дроссель-клапан; 5 — трубчатый глушитель шума; 6 — универсальная пневмометрическая трубка Пито с микроманометром; 7 — точки отбора статического давления; 8 — реверберационная камера; 9 — микрофон; 10 — воздухозаборное отверстие камеры.

Рисунок 1а (вверху). Схема испытаний тройника на ответвлении

1 — испытываемый тройник; 2 — концевое звукопоглощающее устройство; 3 — коллектор с микроманометром; 4 — дроссель-клапан; 5 — трубчатый глушитель шума; 6 — универсальная пневмометрическая трубка Пито с микроманометром; 7 — точки отбора статического давления; 8 — реверберационная камера; 9 — микрофон; 10 — воздухозаборное отверстие камеры

Рисунок 16. Схема испытаний тройника на проходе

акустика

ределять уровни шума ответвления и прохода конкретной конструкции тройника. Она состоит из собственно тройника, измерительного коллектора на входе в установку, концевого звукопоглощающего устройства [3], препятствующего отражению звука от торца входного воздуховода, дроссель-клапана (или заменяющего его любого другого устройства), служащего для перераспределения потоков воздуха в проходной части и ответвлении тройника, двух глушителей шума, снижающих шум дросселя, и универсальной пневмометрической трубки типа Пито (использование термоанемометров представляется нецелесообразным из-за их габаритов и сравнительно небольших поперечных сечений воздуховодов установки). Перепады давлений на коллекторе и трубке Пито измеряются микроманометрами. Установка также позволяет определять перепады давления на тройнике между магистральной частью и ответвлением или проходом путем отбора статического давления и, соответственно, рассчитывать коэффициент местного сопротивления тройника на ответвлении и проходе. Точки отбора статического давления показаны на рисунках 1а и 1б.

Установка работает при отрицательном давлении в реверберационной камере с забором воздуха из подглушенного помещения стенда [2].

Уровни звукового давления, генерируемые той или иной частью испытываемого тройника, измеряются в реверберационной камере. При этом необходимо снизить уровни шума дросселя и той части тройника, которая в данный момент не испытывает-ся. Этой цели служат два трубчатых глушителя шума.

Для определения их необходимой эффективности следует поступать следующим образом. Например, шум ответвления тройника. Выбираем наиболее неблагоприятный режим, а именно, при минимальном расходе через проходную часть тройника, когда дроссель-клапан максимально прикрыт и его шум максимален. Измеряем с помощью микрофона с ветрозащитной насадкой [4] шум, излучаемый ответвлением и проходом тройника. Считая, что шум прохода и дросселя должен быть, как минимум, на 10 дБ ниже шума ответвления по всему спектру, подбираем глушители шума. Аналогично поступаем с шумом тройника на проходе.

Методика и экспериментальная установка позволяют для конкретной конструкции тройника измерять уровни генерируемого шума при всевозможных соотношениях расходов (или скоростей) воздуха через ответвление и проходную часть.

Литература

1. Лешко М.Ю. Шум дросселирующих устройств вентиляционных систем / Лешко М.Ю. / / Материалы Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазос-набжения и вентиляции». М., МГСУ, 2005. — С. 192-195.

2. Гусев В.П., Лешко М.Ю. К вопросу об аэроакустических испытаниях вентоборудования / Гусев В.П., Лешко М.Ю. // Ж-л «АВОК», №2, 2002. — С. 75.

3. ISO/TC 43/SC 1 (Secretariat — 107) 134 E Draft proposal for sound measurement procedure for air devices connected to either a discharge duct or an inlet duct.

4. Гусев В.П., Осиновский А.И. Устройство для подавления шума. Авторское свидетельство №836552. / Гусев В.П., Осиновский А.И. // Бюллетень изобретений, 1981, 21.

К методике измерения шума тройников вентиляционных сетей на аэроакустическом стенде

Приводится методика измерения шума различных конструкций тройников вентиляционных сетей, разработанная на базе аэроакустического стенда НИИСФ. Методика позволяет получать шумовые и аэродинамические характеристики тройников в режиме смешивания потоков воздуха (на притоке).

To a technique of measurement of noise of tees of ventilating networks at the aeroacoustic stand

by M. Leshko

The method of measuring the noise of various designs tees ventilation systems, created on the basis of aeroacoustic stand NIISF. The technique allows to obtain the noise and aerodynamic characteristics tees in the mode of mixing of air flows (for inflow).

Ключевые слова: тройник, аэроакустический стенд, реверберационная камера, шумовая характеристика, аэродинамическая характеристика, поток воздуха, перепад давления.

Key words: tee, aeroacoustic stand, reverberation chamber, noise characteristics, aerodynamic characteristics, air flow, pressure drop.