книги из ГПНТБ / Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Оценку арматуры, регулирующих устройств, теплотехнического оборудования и элементов воздухопроводов как источников шума также производят на основе экспериментальных данных.

Следует помнить, что формула (182) не может быть использо­ вана для определения уровней шума кондиционеров, так как по­ следние имеют встроенные звукопоглощающие конструкции, кото­ рые существенно снижают уровни аэродинамического шума уста­ новленных в них вентиляторов.

При рассмотрении вопроса о распространении шума по возду­ хопроводам разветвленной вентиляционной системы необходимо располагать уровнями звуковой мощности источника шума. Дей­ ствующей в настоящее время методикой акустического контроля не предусмотрено определение уровней звуковой мощности для судовых вентиляторов и кондиционеров. Однако, располагая уров­ нем звукового давления L, всегда можно рассчитать уровень зву­ ковой мощности Р по зависимости (5).

Работы, связанные с акустическим проектированием вентиляци­ онных систем, следует начинать на самых ранних стадиях разра­ ботки проекта судна. При эскизном проектировании производят выбор малошумного оборудования, решают вопросы рационального с точки зрения акустики размещения его на судне, предусматри­ вают массы и габариты средств снижения шума, создаваемого вен­ тиляционными системами. На стадии технического проектирования выполняют акустический расчет систем, определяют величины не­ обходимого снижения шума, выбирают скорости движения воздуха перед арматурой и устройствами, уточняют мероприятия по борьбе с шумом и осуществляют их конструктивную проработку. После этого производят поверочный расчет, в процессе которого удосто­ веряются в достаточности принятых мер по снижению уровня шума систем до требуемого уровня. При разработке рабочего проекта судна принятые конструктивные решения по борьбе с шумом оформляют в виде чертежей и окончательно определяют места установки глушителей.

Необходимо учитывать, что погрешности акустического расчета вентиляционной сети во многом зависят от точности ее аэродина­

а также уровней шума вентиляционных агрегатов точность аку­ стического расчета вентиляционной системы обычно не превышает

±5 дБ.

Для сокращения объема работ при акустическом расчете вен­ тиляционной системы допускается определять ожидаемые уровни шума не во всех обслуживаемых ею помещениях, а только в том, которое наиболее близко расположено к вентиляционному агрегату. Если в этом помещении уровни шума удовлетворяют нормам, то при прочих равных условиях (отсутствие дополнительных источни­ ков шума) уровни в удаленных помещениях будут находиться в допустимых пределах.

§ 29. Расчет шума в помещениях, где размещаются вентиляторы и кондиционеры

Вентиляторы, центральные и групповые кондиционеры систем вентиляции на судах обычно стремятся размещать группами в спе­ циальных помещениях — вентиляторных. Это позволяет локализо­ вать шум этих агрегатов и обеспечить приемлемые по уровням шума условия обитаемости в жилых и служебных помещениях су­ дов. Естественно, что к вентиляторным, где нет постоянно дей­ ствующих постов и обслуживающий персонал бывает лишь кратко­ временно, не предъявляется каких-либо требований по ограничению уровней шума. Поэтому, казалось бы, нет необходимости выпол­ нять расчет ожидаемых уровней шума в таких помещениях. Однако с учетом того, что вентиляторные могут располагаться вблизи жи­ лых и служебных помещений, расчет уровней шума в них необхо­ дим для определения степени его влияния на уровни шума в со­ седних помещениях.

Плотность звуковой энергии еПом в любой точке помещения, где расположен источник шума, может быть представлена суммой двух слагаемых. Первое из них еПр обусловлено приходом в рассматри­ ваемую точку прямых звуковых волн, излучаемых непосредственно источником шума; второе е0тр представляет звуковую энергию большого числа волн, отраженных от внутренних поверхностей по­ мещения [35]. В связи с этим Дюм, дБ, можно представить в виде

где АЕпом — поправка, учитывающая изменение уровней шума в по­ мещении за счет влияния отраженной звуковой энер­ гии, дБ;

Ест — уровень шума, создаваемого источником шума в усло­ виях открытого пространства или специального акусти­ ческого стенда, дБ.

Для оборудования судовых вентиляционных систем уровень LCT обычно известен по результатам измерений на акустическом стенде завода-изготовителя. На основании зависимостей, заимствованных из архитектурной акустики, можно показать, что Епом равен

поверхностей.

132

В то же время

где го — расстояние, на котором размещают измерительные микро­ фоны при контроле шума вентиляционных агрегатов на акустиче­ ском стенде, м.

На основании формул (184), (185) и (183) можно после неслож­ ных преобразований показать, что

где С= 10 lg 4яг02 при заданном значении г0 является постоянной величиной, численное значение которой при г0 = 0,5 иѴо=1 м равно соответственно 5 и 11 дБ.

Так как контроль уровня шума судовых механизмов принято

Этим выражением будем пользоваться при последующих рас­ смотрениях влияния акустических характеристик помещения на уровни шума оборудования судовых вентиляционных систем, ко­ торое излучает шум непосредственно в рассматриваемое помещение.

olS

Введя обозначение В —-------, можно построить семейство кри-

1 — а

вых, характеризующих зависимость поправки ALn0M от расстояния г. Параметром при этом является величина В, получившая название

дят по шкале справа). График дает наглядное представление об изменениях уровня шума при его распространении в помещении с данным значением постоянной В. Если в условиях открытого пространства при каждом удваивании расстояния наблюдается спад в уровнях на 6 дБ (закон сферического распространения зву­ ковых волн), то в помещениях даже со сравнительно большими значениями постоянной В спад уровней имеет место только на на­ чальных участках перехода от источника шума к ограждающим поверхностям. При малых В, что характерно для большинства жи­ лых и служебных помещений судов, спад уровней шума по мере удаления от его источника вообще отсутствует. Это свидетель­ ствует о том, что в данном случае при неизменных акустических характеристиках источников шума решающее влияние на уровни шума в помещениях оказывает энергия отраженных звуковых волн, которая в силу своего диффузного характера равномерно распре­ деляется по всему объему помещения. При 5=^20 м2 уровни шума

133

виях специального акустического стенда.

Таким образом, при решении вопросов снижения шума в судо­ вых помещениях следует уделять самое серьезное внимание аку­ стическим характеристикам (коэффициентам звукопоглощения по­

них коэффициентов а, определенных на основании измерений вре­ мени реверберации в каютах, салонах, кают-компаниях, машинных

икотельных отделениях и других судовых помещениях. Полученные таким образом [10] средние коэффициенты а для

внутренних поверхностей помещений транспортных и промысловых судов и судов на подводных крыльях приведены в табл. 6.

Представленные выше данные позволяют по известным шумо­ вым характеристикам вентиляторов и кондиционеров рассчитать ожидаемые уровни шума в любой заданной точке судового поме­ щения. При этом формулой (183) следует пользоваться не только при определении уровней шума в вентиляторных, но также при расчетах ожидаемых уровней в тех случаях, когда шум вентиля-

134

ционного оборудования излучается непосредственно в помещение, где оно установлено.

Вернемся к вопросу о шуме в вентиляторных. При выполнении расчетов уровней шума в таких помещениях могут встретиться следующие три варианта установки вентиляционных агрегатов:

1. Всасывающий и нагнетательный воздухопроводы агрегата выведены из помещения. Тогда источниками шума в помещении

Рис. 72. Зависимость между площадью ограж­ дающих поверхностей, коэффициентом их звуко­ поглощения и постоянной помещения.

являются корпуса вентилятора и приводного электродвигателя. Их суммарный шум характеризуется, как известно, шумом вокруг аг­ регата Lar. Аналогично определяется и шум, возникающий вокруг кондиционеров. Только в этом случае уровень шума вокруг агре­ гата характеризует звуковую энергию, проникшую через корпус

кондиционера.

При размещении в вентиляторной одного агрегата октавные уровни Іпом в заданной точке (обычно около переборки с соседним жилым помещением) определяют по формуле (183), в которой

135

Т а б л и ц а 6

Средние коэффициенты звукопоглощения, характерные для внутренних поверхностей судовых помещений без звукопоглощающих облицовок

Среднегеометрические частоты октавных

BMGCTO ZrfCT ПОДСТНВЛЯЮТ Lar. Величину ALn0M при этом находят по формуле (187) либо по кривым на рис. 71.

Если в вентиляторной установлено несколько агрегатов, то про­ изводят расчет LnoM ь Ln0M2, • • •, Ln0Mn, которые представляют со­

бой октавные уровни шума, создаваемого в заданной точке каждым из этих агрегатов в отдельности. После этого определяют сум­ марные октавные уровни шума путем логарифмического сложения уровней:

Ln0M= 101g(l0°’linoi,1+ 10°’1LnoM2+ . . . + 10°'linoM") .

Как уже отмечалось в предыдущем параграфе, сложение уров­ ней можно осуществлять с помощью графика (см. рис. 70). Если в вентиляторной установлено п одинаковых агрегатов и расстояния

от них до расчетной точки приблизительно равны, то уровень Ln0M определяется выражением

LnoM= ^аг "Ь 10 lg я + ALn0M.

2. Нагнетательный воздухопровод агрегата выведен из венти ляторной, воздух поступает в вентиляционную систему через от­ крытый всасывающий патрубок вентилятора или кондиционера. При этом вентиляционный агрегат рассматривается как состоя­ щий из двух независимых источников шума, каждый из которых характеризуется собственным уровнем Lar и LBC.

136

При работе в вентиляторной одного агрегата, работающего с открытым воздухоприемным патрубком, Ln0M определяется зави­ симостью

Ln0M= io ig [l0 0'1(LBC+AinoMl)+ io°'1(iar+ALnoM2)] ,

где ALnoMi и ALiiom2 находятся по графикам (см. рис. 71) или по формуле (187) соответственно для расстояний от заданной точки помещения до плоскости воздухоприемного отверстия всасываю­ щего патрубка агрегата и до его корпуса. При равенстве этих рас­ стояний расчетная формула упрощается и принимает вид

Ln0M= 10 lg (10°ЛІВС + 10°Ліаг) + ALn0M.

При размещении в вентиляторной нескольких агрегатов рассчи­ тывают LnoMi, ^пом2, LnoMп, после чего определяют суммарный уровень шума.

3. Всасывающий и нагнетательный воздухопроводы вентиляци­ онного агрегата выведены из вентиляторной, но имеют на своих участках до переборок воздухораспределительную арматуру. В этом случае к шуму агрегата добавляется шум, проникающий в поме­ щение из всасывающего (нагнетательного) воздухопровода. Кроме того, имеет место и шумообразование при прохождении через ар­ матуру потока воздуха. Однако этот шум не оказывает, как пра­ вило, заметного влияния на уровни шума в вентиляторной, так как определяющую роль в данном случае играют Laг и Ьвп, последний

из которых характеризует шум вентилятора, проникший из возду­ хопровода через арматуру. Формула для расчета ожидаемых уров­ ней шума в заданной точке вентиляторной при данном варианте монтажа вентиляционного агрегата имеет вид

Lnou = Ю lg [ ІО0'1(Чп+‘AZ'noMl} + 10м (Lar+ALn0M a)] ,

где ALnoMi определяется с учетом расстояния от рассматриваемой точки в вентиляторной до воздухораспределительной арматуры. По­ рядок определения LBn будет рассмотрен в § 32.

После того как будет определен уровень шума в вентиляторной, можно приступить к расчету уровней в соседнем с ней помещении. Расчет и результаты измерений уровней шума в вентиляторных, а также в небольших по размерам жилых и служебных помеще­ ниях показывают, что эти уровни практически не зависят от места расположения точек, в которых их определяют. Это свидетель­ ствует о том, что на уровни шума в подобных помещениях сильное влияние оказывает диффузно отраженная звуковая энергия. Для таких условий расчет уровней шума в помещении, соседнем с вен­

где LnoM и Lc.n — соответственно октавные уровни шума в венти­ ляторной и соседнем помещении, дБ;

137

тельно ЗИ, можно установить ее значения, которые необходимо соблюдать, чтобы в помещении, соседнем с вентиляторной, уровни шума не превышали допустимых. При этом имеется в виду, что шум, создаваемый в этом помещении другими источниками, по крайней мере, на 6 дБ ниже допустимых уровней во всем диапазоне частот.

§ 30. Излучение звуковой энергии из воздухопровода в открытое пространство

Распространение шума по сложной вентиляционной системе со­ провождается перераспределением звуковой энергии в местах раз­ ветвления системы. Оценить количественно те изменения, которые происходят со звуковой энергией при разветвлении системы, а также при изменении площади проходного сечения воздухопро­ водов, можно только в том случае, если в качестве исходных данных при расчете приняты уровни звуковой мощности аэродина­ мического шума, излучаемого вентиляционным агрегатом в си­ стему.

Как уже отмечалось, в настоящее время звуковая мощность источников шума может быть определена только косвенным пу­ тем на основании измерений по определенной методике уровней звукового давления [48]. Замеры уровней звукового давления непо­ средственно внутри всасывающего или нагнетательного патрубка вентиляционного агрегата затруднены вследствие вихреобразования, которое происходит при обтекании микрофона потоком воз­ духа [56].

Переход звуковой энергии из воздухопровода в измерительную точку сопровождается ее ослаблением из-за отражения волн от плоскости выходного отверстия этого воздухопровода. Кроме того, в результате сферического расхождения волн после их излучения в открытое пространство наблюдается спад уровней звукового давления по мере удаления от выходного отверстия воздухо­ провода.

В работе [22] показано, что снижение уровней шума АL, дБ, при переходе его звуковой энергии из воздухопровода в точку из­

138

рубка вентилятора ^-пат связан с его уровнем в измерительной точке зависимостью

По отношению к воздухопроводу звуковая энергия, излучен­ ная во внешнее пространство, как бы поглощается выходным от­ верстием воздухопровода. Поэтому процесс прохождения звука из канала во внешнее пространство сходен по своей природе с погло­ щением его поверхностью, акустические свойства которой харак­ теризуются безразмерными активным и реактивным сопротивле­ ниями. Следовательно, коэффициент проникновения ß аналогичен коэффициенту звукопоглощения и его можно рассчитать [22].

В связи с тем что акустический расчет вентиляционных систем предусматривает установление уровней шума в октавных полосах частот со стандартизированными среднегеометрическими ча­ стотами, при определении А удобно пользоваться семейством кри­ вых, представленных на рис. 73. В качестве аргумента в этом случае принят диаметр Д,. При размерах проходных сечений воздухопроводов, характерных для судовых систем вентиляции, А

где Д, следует обязательно подставлять в миллиметрах.

Сопоставление теоретических и экспериментальных значений АL (разность в уровнях шума, измеренных внутри воздухопровода

и в точке, отстоящей от его выходного отверстия на 1 м и под углом 45° к оси воздухопровода) для каналов с различными раз­ мерами и формой проходных сечений показало [22], что принятая идеализированная модель процесса отражения звука от открытого конца воздухопровода дает достаточно надежное его описание

и в реальных условиях.

Величина А необходима не только при определении звуковой мощности вентиляционных агрегатов, но и при решении вопроса

139