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解析:調(diào)節(jié)閥噪聲

點擊次數(shù):   更新時間:16/05/07 08:52:05     來源:m.htzqsy.com.cn關(guān)閉分    享:

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1、氣體動力噪聲

氣體動力噪聲是氣體或蒸汽流過節(jié)流孔而產(chǎn)生的。工業(yè)上遇到的調(diào)節(jié)閥的噪聲,大多數(shù)是氣體動力噪聲。氣體和蒸汽都是可壓縮流體,一般來說,可壓縮流體的流速都要高于不可壓縮流體的流速。當(dāng)氣體流速比聲音速度低時,噪音是因為強(qiáng)烈的擾流產(chǎn)生的;當(dāng)氣體的速度大于聲速時,流體中產(chǎn)生沖擊波,所以噪聲劇增。把各種噪聲加以比較,可壓縮流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的噪音是最嚴(yán)重的。

2、液體動力噪聲

液體動力噪聲是由于液體流過調(diào)節(jié)閥的節(jié)流孔而產(chǎn)生的。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)多種多樣,典型的節(jié)流形式。各種節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式盡管不同,但都對液體產(chǎn)生節(jié)流作用。當(dāng)液體通過節(jié)流口時,由于節(jié)流口面積的急劇變化,流通面積縮小,流速升高,壓力下降,因而容易產(chǎn)生阻塞流,產(chǎn)生閃蒸和空化作用,這些情況都是誘發(fā)噪聲的原因。

當(dāng)閥門節(jié)流口的前后壓差不大時,節(jié)流口的噪聲是極小的,流動的聲音不大,因此,不必考慮噪聲的問題。如果壓差較大,流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體開始出現(xiàn)了閃蒸情況,流動的流體變成有氣泡存在的氣、液兩相的混合體,兩相流體的減速和膨脹作用自然形成了噪聲。而且,由于電動調(diào)節(jié)閥口附近截流斷面的急劇變化,在高速噴流狀態(tài)下引起流動速度的不均勻,從而產(chǎn)生了一種旋渦脫離聲。

當(dāng)空化作用產(chǎn)生時,氣泡破裂,強(qiáng)大的能量除產(chǎn)生破壞力外,還發(fā)出噪聲,這種噪聲的頻率有時高達(dá)10000Hz。氣泡越多、越大,噪聲越嚴(yán)重。

在選擇調(diào)節(jié)閥時,為了避免產(chǎn)生液體動力噪聲,關(guān)鍵在于找到開始產(chǎn)生空化作用時的閥門壓降ΔPc,確保閥門壓降小于ΔPc。為此,引入一個起始空化系數(shù)KC的概念。

KC的數(shù)值由實驗得到,它也可以根據(jù)液體的壓力系數(shù)FL來確定, 出了FL和KC的關(guān)系。

3、旋渦脫離噪聲

在各種噪聲類型中,有一種旋渦脫離噪聲,可壓縮流體在流過物體表面時,極容易產(chǎn)生這種噪聲。當(dāng)流體質(zhì)點流到一個非流線型的圓柱體的前緣時,流體受阻,壓力就從自由流動時的壓力升高到另一種壓力,這是因為流體動能的轉(zhuǎn)換。流體繞過圓柱體,形成附面層后,繼續(xù)流動。在雷諾數(shù)Re不同時,調(diào)節(jié)閥流體流動的情況是不同的。

從圖3可以看出,當(dāng)Re<5時,流體并不脫離圓柱體圖(a);當(dāng)5≤Re<40時,尾流中緊貼圓柱體后面形成一對穩(wěn)定的旋渦圖(b);當(dāng)40≤Re<150時時,對稱旋渦破裂,在尾流中出現(xiàn)穩(wěn)定的、非對稱的、排列規(guī)則的、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦列,這些旋渦周期性地脫離圓柱體(c);當(dāng)Re>150時,旋渦列已不再穩(wěn)定;Re≥300時,整個尾流區(qū)已變成湍流狀態(tài)(d)。

不可壓縮流體的雷諾數(shù)Re一般都很大,在這種情況下,附面層不能包圍住圓柱體的背面,而是從圓柱體表面的兩側(cè)脫開,形成兩個在流動中向尾部延伸的剪切層。這兩個剪切層形成尾流的邊界,因為調(diào)節(jié)閥內(nèi)層相對于最外層移動慢得多,于是,這些自由剪切層就有卷成不連續(xù)打旋的旋渦的傾向,尾流中形成了旋渦流,旋渦流和圓柱體相互作用,誘發(fā)振動。當(dāng)旋渦交替地從圓柱體兩側(cè)脫落時,也就激發(fā)了圓柱體周期性的脈動力。這種力使有彈性的圓柱體產(chǎn)生振動并發(fā)出風(fēng)鳴音調(diào)。風(fēng)吹過電線時,就可以聽到了風(fēng)鳴聲,這就是旋渦脫離現(xiàn)象。而當(dāng)旋渦脫離的頻率與圓柱體的固有頻率接近或相同時,振動加大,共振發(fā)生,噪聲增大。當(dāng)Re>3×105時,旋渦的脫離是十分凌亂的,而且形成一個很寬的頻帶。

如果零件是非圓形截面,上述的現(xiàn)象和結(jié)論也同樣適用。

總之,可壓縮流體流經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥時,在節(jié)流截面最小處可能達(dá)到或超過聲音速度,這就形成沖擊波、噴射流、旋渦流等凌亂的流體,這種流體在節(jié)流孔的下游轉(zhuǎn)換成熱能,同時產(chǎn)生氣體動力噪聲,沿著下游管道,傳送到各處,嚴(yán)重時將因振動過大而破壞管道系統(tǒng)。

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